KR100427690B1 - Solar tracking device using optical lens - Google Patents
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Abstract
본 발명은 렌즈를 이용하여 태양광을 집광한 후 집광된 태양광을 분석하여 적은 양의 태양광에서도 태양의 방위각과 고도각을 오동작없이 정확히 추적할 수 있도록 하는 렌즈를 이용한 태양광 추적장치에 관한 것으로, 종래에는 아침이나 저녁과 같이 태양 빛이 약하거나 혹은 태양이 구름 등에 의해 가리워지면 감지되는 태양광이 미약함에 따라 오동작이 발생할 수 있는 문제점을 가지고 있었다.The present invention relates to a solar tracking device using a lens that can accurately track the azimuth and altitude angle of the sun even without a small amount of light by analyzing the collected sunlight after condensing sunlight using a lens In the related art, when the sun light is weak or the sun is covered by a cloud, such as morning or evening, there is a problem that a malfunction may occur as the detected sunlight is weak.
상기한 문제점을 개선하기 위한 본 발명은 원통형 센서하우징의 상측 중앙개구부에 렌즈가 설치되고, 상기 렌즈의 초점위치에 상당하는 상기 원통형 센서하우징의 하단 중앙에는 태양의 위치를 감지하기 위해 다이아몬드형태로 포토다이오드가 설치됨과 아울러 상기 원통형 센서하우징의 상면 가장자리와 하단의 내주면 인접부에는 태양광의 유무를 감지하기 위한 포토다이오드가 각각 설치되어 태양추적센서가 이루어지고, 상기 태양위치감지용 포토다이오드와 태양광유무감지용 포토다이오드로 이루어진 태양추적센서에는 마이크로프로세서를 이용한 태양추적기기 콘트롤러를 통해 태양추적기기의 구동을 위한 모터제어부가 연결된 발명임.The present invention for improving the above problems is the lens is installed in the upper central opening of the cylindrical sensor housing, the center of the lower end of the cylindrical sensor housing corresponding to the focal position of the lens in the form of a diamond to detect the position of the sun A diode is installed and photodiodes for sensing the presence or absence of solar light are respectively installed at the upper edges of the cylindrical sensor housing and adjacent to the inner circumferential surface of the bottom, and a solar tracking sensor is formed. Solar tracking sensor consisting of photodiode for land use is a motor control unit for driving the solar tracking device through the solar tracking device controller using a microprocessor.
Description
본 발명은 태양광을 감지하여 태양의 방위각과 고도각을 측정함으로써 태양의 이동을 추적하도록 하는 태양광 추적장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 렌즈를 이용하여 태양광을 집광한 후 집광된 태양광을 분석하여 적은 양의 태양광에서도 태양의 방위각과 고도각을 정확히 추적할 수 있도록 하는 렌즈를 이용한 태양광 추적장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solar tracking device that tracks the movement of the sun by detecting the sunlight to measure the azimuth and altitude angle of the sun, and more specifically, the concentrated light after condensing the sunlight using a lens The present invention relates to a solar tracking device using a lens that can accurately track the azimuth and altitude angles of the sun even in a small amount of sunlight.
종래의 태양추적센서로는 2001년 7월 1일 공개된 특허공개 제2001-0060471호에서 '포토다이오드를 이용한 태양추적센서'가 개시되어 있다. 상기 공개특허에는 태양광의 유무와 태양의 방위각 및 고도각 변화를 감지하여 태양추적을 필요로 하는 장치에 태양광의 유무 및 태양위치의 변화를 전기적 신호 또는 디지털 신호로 송출시킬 수 있도록 하기 위한 것으로서, 태양광량의 변화를 전기적 신호로 출력하는 포토다이오드(1), 원통형 센서하우징(2)으로 구성되는 태양추적센서(3), 상기 포토다이오드(1)에서 생성되는 전류를 전압으로 변환하고 이를 디지털 신호로 변환하여 컴퓨터로 전송하는 태양추적센서제어기(4)로 구성되어 있다.Conventional solar tracking sensor is disclosed in the 'sun tracking sensor using a photodiode' in Patent Publication No. 2001-0060471 published on July 1, 2001. The above patent discloses to detect the presence or absence of sunlight and the change in the azimuth and elevation angles of the sun to transmit the presence or absence of solar light and the change in the position of the sun as an electrical signal or a digital signal to a device requiring sun tracking. Photodiode (1) for outputting a change in the amount of light as an electrical signal, a solar tracking sensor (3) consisting of a cylindrical sensor housing (2), the current generated by the photodiode (1) is converted into a voltage and converted into a digital signal It is composed of a solar tracking sensor controller (4) to convert and transmit to a computer.
그러나, 이와 같은 방식은 아침이나 저녁과 같이 태양 빛이 약하거나 혹은 태양이 구름 등에 의해 가리워지면 감지되는 태양광이 미약함에 따라 오동작이 발생할 수 있는 문제점을 가지고 있다.However, such a method has a problem that a malfunction may occur as the detected sunlight is weak when the sun light is weak or the sun is covered by clouds, such as morning or evening.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 발명한 것으로, 미약한 태양광에 대한 보완책으로 원통형의 센서하우징에 렌즈를 부착하여 집광된 빛을 포토다이오드로 감지하고, 이 신호를 비교 분석하여 디지털신호로 전환한 후 콘트롤러로 전송하여 이로부터 태양의 방위 및 고도를 예측하도록 함으로써 태양광 추적에 따른 오동작을 방지할 수 있도록 된 렌즈를 이용한 태양광 추적장치를 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.The present invention has been invented to improve the above problems, and as a countermeasure for weak sunlight, by attaching a lens to a cylindrical sensor housing, the collected light is detected by a photodiode, and the signal is compared and analyzed to a digital signal. An object of the present invention is to provide a solar tracking device using a lens that can be transmitted to the controller after the conversion to predict the direction and altitude of the sun from it to prevent the malfunction due to the solar tracking.
도 1은 종래 태양추적센서의 구성도,1 is a block diagram of a conventional solar tracking sensor,
도 2는 본 발명의 구성도,2 is a block diagram of the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 센서부의 상세구성도,3 is a detailed configuration diagram of a sensor unit according to the present invention;
도 4a 및 도 4b는 서로 다른 태양광 입사방향에 대한 센서의 감지작용을 설명하기 위한 도면,4a and 4b are views for explaining the sensing action of the sensor in different sunlight incident direction,
도 5는 본 발명에 따른 제어부의 상세회로도,5 is a detailed circuit diagram of a control unit according to the present invention;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토다이오드 신호의 처리회로를 나타낸다.6 shows a processing circuit of a photodiode signal according to another embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10 -- 태양광추적센서, 11 -- 원통형 센서하우징,10-solar tracking sensor, 11-cylindrical sensor housing,
12 -- 렌즈, 14,16 -- 방위각감지용 포토트랜지스터,12-lens, 14,16-azimuth sensing phototransistor,
15,17 -- 고도각감지용 포토트랜지스터,15,17-altitude sensing phototransistor,
13,18 -- 태양광유무감지용 포토트랜지스터,13,18-Phototransistor for solar light sensing,
20 -- 콘트롤러, 21,23,25 -- 비교기,20-controller, 21,23,25-comparator,
22,24,26 -- 아날로그/디지탈변환기,22,24,26-analog / digital converter,
28 -- 마이크로프로세서, 30 -- 모터제어부,28-microprocessor, 30-motor control unit,
PA -- 프리앰프.PA-preamp.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 렌즈를 이용한 태양광 추적장치는, 원통형 센서하우징의 상측 중앙개구부에 렌즈가 설치되고, 상기 렌즈의 초점위치에 상당하는 상기 원통형 센서하우징의 하단 중앙에는 태양의 위치를 감지하기 위해 동,서,남,북 방향에 다이아몬드형태로 포토다이오드가 설치됨과 아울러 상기 원통형 센서하우징의 상면 가장자리와 하단의 내주면 인접부에는 태양광의 유무를 감지하기 위한 포토다이오드가 각각 설치되어 태양추적센서가 이루어지고, 상기 태양위치감지용 포토다이오드와 태양광유무감지용 포토다이오드로 이루어진 태양추적센서에는 마이크로프로세서를 이용한 태양추적기기 콘트롤러를 통해 태양추적기기의 구동을 위한 모터제어부가 연결된 구조로 되어 있다.In the solar tracking device using the lens according to the present invention for achieving the above object, the lens is installed in the upper central opening of the cylindrical sensor housing, the sun in the center of the lower end of the cylindrical sensor housing corresponding to the focal position of the lens In order to detect the position of the photodiode in the form of diamonds in the east, west, south, and north directions, photodiodes for sensing the presence of sunlight are installed on the upper edge of the cylindrical sensor housing and adjacent to the inner circumferential surface of the bottom. The solar tracking sensor is made, and the solar tracking sensor consisting of a photodiode for solar position sensing and a photodiode for solar light sensing is connected to a motor control unit for driving a solar tracker through a solar tracker controller using a microprocessor. It is.
또한, 본 발명에 따른 콘트롤러는 렌즈의 초점위치에서 동서방향으로 각각 배치된 방위각감지용 포토트랜지스터의 각 출력단에 각각의 프리앰프가 연결되어 제1비교기의 양 입력단에 연결되고, 렌즈의 초점위치에서 남북방향으로 각각 배치된 고도각감지용 포토트랜지스터의 각 출력단에 각각의 프리앰프가 연결되어 제2비교기의 양 입력단에 연결되며, 원통형 센서하우징의 상면과 하단에 각각 설치되는 태양광유무감지용 포토트랜지스터의 각 출력단에 각각의 프리앰프가 연결되어 제3비교기의 양 입력단에 연결되어, 상기 제1∼제3 비교기의 출력단에 각각의 아날로그/디지탈변환기를 매개로 마이크로프로세서가 연결되는 한편, 상기 마이크로프로세서의 출력단에 모터제어부가 연결되어 이루어진 구조로 되어 있다.In addition, the controller according to the present invention is connected to each of the input terminals of the first comparator is connected to each of the output terminals of the azimuth sensing phototransistors arranged in the east-west direction at the focal position of the lens, and at the focal position of the lens Each preamplifier is connected to each output terminal of the altitude-sensing phototransistor arranged in the north-south direction, and is connected to both input terminals of the second comparator, and is installed on the upper and lower ends of the cylindrical sensor housing respectively. Each preamplifier is connected to each output terminal of a second comparator and is connected to both input terminals of a third comparator. A microprocessor is connected to an output terminal of the first to third comparators via a respective analog / digital converter. The motor control part is connected to the output terminal of.
아울러, 본 발명의 다른 실시예에 있어서 각각 1쌍으로 이루어진 방위각감지용 포토트랜지스터와 고도각감지용 포토트랜지스터 및 태양광유무감지용 포토트랜지스터 신호의 전처리회로는 각 1쌍의 포토트랜지스터가 직렬로 연결되어 일측의 애노드가 접지되고, 접지되지 않은 포토트랜지스터의 캐소드는 제4비교기의 반전단자에 연결됨과 아울러 저항을 통해 제4비교기의 출력단에 연결되며, 상기 제4비교기의 출력단에는 저항을 통해 제5비교기의 반전단자가 연결됨과 아울러 일측이 접지된 포토트랜지스터의 캐소드에는 상기 제5비교기의 반전단자가 연결되는 한편, 상기 제5비교기의 반전단자와 출력단사이에는 저항이 연결되어, 상기 제5비교기의 출력단에 아날로그/디지탈변환기를 매개로 콘트롤러의 입력단이 연결된 구조로 되어 있다.In addition, in another embodiment of the present invention, the pre-processing circuit of a pair of azimuth sensing phototransistors, an altitude sensing phototransistor, and a solar light sensing phototransistor signal, each pair of phototransistors are connected in series The anode of one side is grounded, and the cathode of the non-grounded phototransistor is connected to the inverting terminal of the fourth comparator and is connected to the output of the fourth comparator through a resistor, and the fifth comparator is connected to the output of the fourth comparator. The inverting terminal of the fifth comparator is connected to the cathode of the phototransistor and the one side of the grounded phototransistor, the resistance is connected between the inverting terminal and the output terminal of the fifth comparator, the output terminal of the fifth comparator The input terminal of the controller is connected via an analog / digital converter.
이하 예시도면에 의거 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용효과에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter will be described in detail with respect to the configuration and effect for the embodiment of the present invention based on the drawings.
도 2는 본 발명의 구성도를 도시한 것이다.2 shows a block diagram of the present invention.
본 발명은 태양광추적센서(10)의 출력단에 마이크로프로세서를 이용한 태양추적장치 센서제어기인 콘트롤러(20)를 통해 모터를 이용한 태양추적기기인 모터제어부(30)가 연결되어 이루어진 것이다.The present invention is made by connecting the motor control unit 30, which is a solar tracking device using a motor, through the controller 20, which is a solar tracking device sensor controller using a microprocessor, to the output terminal of the solar tracking sensor 10.
태양광추적센서(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 원통형 센서하우징(11)의 상측 중앙개구부에 렌즈(12)가 설치되어 있고, 상기 렌즈(12)의 초점위치에 상당하는 위치인 상기 원통형 센서하우징(11)의 하단 중앙에는 태양의 방위각과 고도각을 감지하기 위해 동,서,남,북 방향에 다이아몬드형태로 포토다이오드(14∼17)가 설치되어 있다.As shown in FIG. 3, the solar tracking sensor 10 is provided with a lens 12 at an upper central opening of the cylindrical sensor housing 11 and corresponds to a focal position of the lens 12. At the bottom center of the cylindrical sensor housing 11, photodiodes 14 to 17 are installed in a diamond shape in east, west, south and north directions to detect azimuth and elevation angles of the sun.
동서방향으로 배치되는 포토다이오드(14)(16)는 두 포토다이오드(14)(16)로 입사되는 광량을 감지하여 그 광량차에 따라 태양의 방위각을 감지할 수 있도록 된 것이고, 남북방향으로 배치되는 포토다이오드(15)(17)는 두 포토다이오드(15)(17)로 입사되는 광량을 감지하여 그 광량차에 따라 태양의 고도각을 감지하기 위해 사용되는 것이다.The photodiodes 14 and 16 arranged in the east-west direction detect the amount of light incident on the two photodiodes 14 and 16 so as to sense the azimuth angle of the sun according to the difference in the amount of light. The photodiodes 15 and 17 are used to detect the amount of light incident on the two photodiodes 15 and 17 and to sense the altitude angle of the sun according to the light quantity difference.
또한, 상기 원통형 센서하우징(11)의 상면 가장자리와 하단의 내주면 인접부에는 태양광의 유무를 감지하기 위한 포토다이오드(13)(18)가 각각 설치되어 있다. 여기서 포토다이오드(13)는 원통형 센서하우징(11)의 외부에 설치되고 포토다이오드(18)는 원통형 센서하우징(11)의 내부에 설치됨으로써 두 포토다이오드(13)(18)로 입사되는 광량의 차에 따라 태양광의 존재여부를 감지할 수 있게 된다. 즉, 아침이나 저녁으로 인해 태양광이 미약하거나 혹은 구름에 가리워진 경우라 할지라도 포토트랜지스터(13)로 입사되는 광량이 포토트랜지스터(18)로 입사되는 광량보다많으므로써 이로부터 태양광의 유무를 판별할 수 있게 된다. 이와 같이, 원통형 센서하우징(11)의 외부와 내부에서 태양광의 유무를 감지하도록 함으로써 아침이나 저녁의 약한 태양광이나 구름에 가리워진 태양광인지 혹은 야간으로 인해 태양광 신호가 없는 것인지 여부를 정확하게 판별할 수 있게 된다.In addition, photodiodes 13 and 18 for sensing the presence or absence of sunlight are respectively provided at the upper edge and the lower inner peripheral surface of the cylindrical sensor housing 11. Here, the photodiode 13 is installed outside the cylindrical sensor housing 11, and the photodiode 18 is installed inside the cylindrical sensor housing 11, so that the difference in the amount of light incident on the two photodiodes 13 and 18 is caused. Depending on the presence of sunlight can be detected. That is, even if sunlight is weak or covered by clouds due to morning or evening, the amount of light incident on the phototransistor 13 is greater than the amount of light incident on the phototransistor 18, thereby determining the presence or absence of sunlight. You can do it. As such, by detecting the presence or absence of sunlight from the outside and inside of the cylindrical sensor housing 11, it is accurately determined whether the sunlight is covered by weak sunlight or clouds in the morning or evening, or whether there is no solar signal due to the night. You can do it.
도 4a 및 도 4b는 서로 다른 태양광 입사방향에 대한 센서의 감지작용을 설명하기 위한 도면이다.4A and 4B are diagrams for explaining a sensing action of a sensor in different sunlight incident directions.
도 4a는 예컨대 동쪽방향에서 태양광이 입사되는 경우이고, 도 4b는 도 4a의 경우와는 달리 예컨대 서쪽방향에서 태양광이 입사되는 경우를 나타낸 도면으로써, 도 4a의 경우에는 렌즈(12)에 의해 초점위치에 집광되는 태양광은 서쪽에 배치되어 있는 포토다이오드(16)로 집진되고 도 4b의 경우에는 렌즈(12)에 의해 초점위치에 집광되는 태양광은 동쪽에 배치되어 있는 포토다이오드(14)로 집진된다.4A illustrates a case where sunlight is incident in the east direction, and FIG. 4B illustrates a case where sunlight is incident in the west direction, unlike in the case of FIG. 4A. In FIG. 4A, FIG. The sunlight condensed at the focal position is collected by the photodiode 16 arranged at the west side, and in the case of FIG. 4B, the solar light condensed at the focal position by the lens 12 is arranged at the east side of the photodiode 14. Is collected.
상기에서 사용된 포토다이오드(14)(16)는 입사되는 태양광의 세기에 따라 전압의 변화량은 미세하지만 전류의 변화량이 큰 특성을 갖는 소자로서, 본 발명에서 사용된 것은 가로,세로의 길이가 각각 5㎜인 것이며, 렌즈(12)에서 포커스된 빛의 지름은 12㎜를 유지하도록 한 것이다. 따라서, 도 4a와 도 4b와 같이 태양의 방위에 따라 렌즈(12)에 의해 포커스되는 태양광에 의해 어느 한 쪽의 방위각 감지용 포토다이오드측에 많은 전류량이 발생되면 후술되는 콘트롤러(20)와 모터제어부(30)의 작동에 따라 이를 이용하여 두 포토트랜지스터(14)(16)에 의한 광검출량이 같아지는 방향으로 태양추적장치의 방위각을 조정하여 태양의 방위방향에 대한 위치추적작용을 하게 된다.The photodiodes 14 and 16 used in the above-described devices have a characteristic of having a small change in voltage but a large change in current according to the intensity of incident sunlight, and used in the present invention. 5 mm, and the diameter of the light focused by the lens 12 is to maintain 12 mm. Therefore, as shown in FIGS. 4A and 4B, when a large amount of current is generated on either side of the photodiode for azimuth detection by the sunlight focused by the lens 12 according to the orientation of the sun, the controller 20 and the motor described later will be described later. According to the operation of the control unit 30, the azimuth angle of the solar tracking device is adjusted in the direction in which the amount of light detection by the two phototransistors 14 and 16 is the same, thereby performing the position tracking action in the azimuth direction of the sun.
이와 마찬가지로, 태양의 고도각감지에 있어 태양의 고도에 따라 두 포토트랜지스터(15)(17)로 입사되는 광량의 차이가 생기면 그 차가 발생되지 않는 방향으로 본 발명이 적용되는 태양추적장치의 고도각을 조정하여 태양의 고도방향에 대한 위치추적작용을 하게 된다.Similarly, when the difference in the amount of light incident on the two phototransistors 15 and 17 according to the altitude of the sun in the altitude angle detection of the sun occurs, the altitude angle of the solar tracking device to which the present invention is applied in a direction in which the difference does not occur. Adjust the position to track the position of the sun's altitude.
도 5는 본 발명에 따른 제어부의 상세회로도를 도시한 것이다.Figure 5 shows a detailed circuit diagram of the control unit according to the present invention.
1쌍으로 이루어진 방위각감지용 포토트랜지스터(14)(16)에서 출력되는 신호는 각 출력단에 연결되어 있는 각각의 프리앰프(PA)에 의해 증폭된후 제1비교기(21)의 양 입력단으로 입력된다. 이에따른 차등신호는 아날로그/디지탈변환기(22)에 의해 디지털신호로 변환된 다음에 마이크로프로세서(28)의 데이터입력단으로 입력된다.The signal output from the pair of azimuth sensing phototransistors 14 and 16 is amplified by each preamplifier PA connected to each output terminal and then input to both input terminals of the first comparator 21. . This differential signal is converted into a digital signal by the analog / digital converter 22 and then input to the data input terminal of the microprocessor 28.
또한, 이와 마찬가지로 1쌍으로 이루어진 고도각감지용 포토트랜지스터 (15)(17)에서 출력되는 신호는 각 출력단에 연결되어 있는 각각의 프리앰프(PA)에 의해 증폭된후 제2비교기(23)의 양 입력단으로 입력되고, 이에따른 차등신호는 아날로그/디지탈변환기(24)에 의해 디지털신호로 변환된 다음에 마이크로프로세서 (28)의 다른 데이터입력단으로 입력됨과 아울러, 1쌍으로 이루어진 태양광유무감지용 포토트랜지스터(13)(18)에서 출력되는 신호는 각 출력단에 연결되어 있는 각각의 프리앰프(PA)에 의해 증폭된 후 제3비교기(25)의 양 입력단으로 입력되고, 이에따른 차등신호는 아날로그/디지탈변환기(26)에 의해 디지털신호로 변환된 다음에마이크로프로세서(28)의 또다른 데이터입력단으로 입력된다.Likewise, the signal output from the pair of altitude sensing phototransistors 15 and 17 is amplified by the respective preamplifiers PA connected to the respective output stages, and then the second comparator 23 The input signal is input to both input terminals, and the differential signal is converted into a digital signal by the analog / digital converter 24 and then input to another data input terminal of the microprocessor 28, and a pair of solar light sensing photodetectors The signals output from the transistors 13 and 18 are amplified by respective preamplifiers PA connected to the respective output stages, and are then input to both input terminals of the third comparator 25. The digital signal is converted by the digital converter 26 and then input to another data input terminal of the microprocessor 28.
상기 마이크로프로세서(28)는 매 초마다 신호를 처리하여 출력단에 연결되어 있는 모터제어부(30)의 구동에 의해 도시되지 않은 스테핑모터를 작동시켜 태양을 지속적으로 추적하도록 하는 작용을 한다.The microprocessor 28 processes the signal every second to operate the stepping motor (not shown) by driving the motor control unit 30 connected to the output terminal to continuously track the sun.
이와 같은 과정에서 구름이나 외부 환경의 영향으로 태양이 없을 경우 마이크로프로세서(28)에 매 월의 태양궤적을 입력하여 입력된 궤적으로 스테핑모터를 작동시켜 가상으로 태양을 추적하게 된다.In this process, if there is no sun under the influence of the cloud or the external environment, the sun is input to the microprocessor 28 to operate the stepping motor as the input trajectory to virtually track the sun.
미설명 부호 27은 모터제어부(30)를 수동으로 조작하기 위한 수동제어부이다.Reference numeral 27 is a manual control unit for manually operating the motor control unit 30.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토다이오드 신호의 처리회로를 나타낸다.6 shows a processing circuit of a photodiode signal according to another embodiment of the present invention.
각각 1쌍으로 이루어진 방위각감지용 포토트랜지스터(14)(16)와 고도각감지용 포토트랜지스터(15)(17) 및 태양광유무감지용 포토트랜지스터(13)(18)에 의한 태양광감지신호의 전처리 작용은 동일하므로 설명의 중복을 피하기 위해 일례로 방위각감지용 포토트랜지스터(14)(16)의 전처리작용에 대해서만 설명한다.Preprocessing of the solar sensing signal by a pair of azimuth sensing phototransistors 14 and 16, altitude angle sensing phototransistors 15 and 17, and photosensitive phototransistors 13 and 18 respectively. Since the operations are the same, only the preprocessing operation of the azimuth sensing phototransistors 14 and 16 will be described as an example to avoid duplication of explanation.
방위각감지용 포토트랜지스터(14)(16)는 직렬로 연결되어 포토트랜지스터 (14)의 애노드는 접지됨과 아울러 캐소드는 제5비교기(32)의 반전단자에 연결되어 있다. 또한, 포토트랜지스터(16)의 애노드는 상기 포토트랜지스터(14)의 캐소드에 연결되는 한편, 포토트랜지스터(16)의캐소드는 제4비교기(31)의 반전단자에 연결됨과 아울러 저항(R1)을 통해 제4비교기(31)의 출력단에 연결되어 있다. 그리고, 상기 제4비교기(31)의 출력단에는 저항(R2)을 통해 제5비교기(32)의 반전단자가 연결되는 한편, 상기 제5비교기(32)의 반전단자와 출력단사이에는 저항(R3)이 연결되어, 상기 제5비교기(32)의 출력단에 아날로그/디지탈변환기(22)를 매개로 마이크로프로세서(28)의 입력단이 연결되어 있다.The azimuth sensing phototransistors 14 and 16 are connected in series so that the anode of the phototransistor 14 is grounded and the cathode is connected to the inverting terminal of the fifth comparator 32. In addition, the anode of the phototransistor 16 is connected to the cathode of the phototransistor 14, while the cathode of the phototransistor 16 is connected to the inverting terminal of the fourth comparator 31 and through the resistor R1. It is connected to the output terminal of the fourth comparator 31. The inverting terminal of the fifth comparator 32 is connected to the output terminal of the fourth comparator 31 through the resistor R2, and the resistor R3 is connected between the inverting terminal and the output terminal of the fifth comparator 32. The input terminal of the microprocessor 28 is connected to the output terminal of the fifth comparator 32 via an analog / digital converter 22.
따라서, 포토트랜지스터(14)에 의해 감지된 광전류는 제5비교기(32)의 반전단자로 입력되는 한편, 포토트랜지스터(14)(16)에 의해 감지된 광전류는 제4비교기 (31)의 반전단자로 입력되어 반전증폭된 후 다시 상기 제5비교기(32)의 반전단자로 인가된다. 그리하여 포토트랜지스터(14)에 의한 전압과 포토트랜지스터(16)에 의한 전압은 제5비교기(32)에 의해 차동증폭되어 출력되어진 후 태양의 방위각을 감지하는데 이용될 수 있게 된다.Accordingly, the photocurrent sensed by the phototransistor 14 is input to the inverting terminal of the fifth comparator 32, while the photocurrent sensed by the phototransistors 14 and 16 is the inverting terminal of the fourth comparator 31. Inverted and then amplified and applied to the inverting terminal of the fifth comparator 32 again. Thus, the voltage by the phototransistor 14 and the voltage by the phototransistor 16 are differentially amplified and output by the fifth comparator 32 and then used to detect the azimuth angle of the sun.
이와 마찬가지 작용으로, 태양의 감지에 따라 포토트랜지스터(15)(17)에 의한 전압은 차동증폭되어 태양의 고도각을 감지하는데 이용될 수 있게 되며, 포토트랜지스터(13)(18)에 의한 전압은 차동증폭되어 태양광의 유무를 감지하는데 이용될 수 있게 된다.In the same manner, according to the detection of the sun, the voltage by the phototransistors 15 and 17 is differentially amplified and can be used to detect the altitude angle of the sun, and the voltage by the phototransistors 13 and 18 is It is differentially amplified and can be used to detect the presence of sunlight.
본 발명의 실시예에서는, 먼저 포토트랜지스터(13)(18)의 신호에서 태양 유무를 확인한 후 포토트랜지스터(14)(16) 및 포토트랜지스터(15)(17)로부터 방위각신호와 고도각신호를 각각 입력받아 태양의 위치를 확인하게 되며, 콘트롤러(20)의 마이크로프로세서(28)에서는 2초마다 방위각과 고도각에 대한 태양위치신호를 입력받아 태양추적장치의 추적방향을 제어하도록 함으로써 태양의 이동각도를 매우 미세하게 추적할 수 있도록 한 것이다.In the embodiment of the present invention, first confirming the presence of the sun in the signal of the phototransistors 13, 18, and then the azimuth and altitude angle signals from the phototransistors 14, 16 and phototransistors 15, 17, respectively. The position of the sun is checked by checking the position of the sun, and the microprocessor 28 of the controller 20 receives a sun position signal for azimuth and altitude every 2 seconds to control the tracking direction of the sun tracking device. Is to track very fine.
상기한 바와 같이 본 발명은 태양광을 렌즈로 집광하고 그 집광된 태양광을 분석하여 방위 및 고도를 예측하여 태양을 추적할 수 있도록 함으로써, 아침 및 저녁과 같이 적은 양의 태양광에서도 정확한 태양의 위치추적이 가능하고, 센서하우징의 외부와 내부에 각각 포토다이오드를 부착하여 태양빛의 유무를 감지하도록 함으로써 구름에 의해 태양이 가리워지는 경우와 같이 태양빛이 미약한 경우의 오동작을 방지할 수 있는 장점이 있다.As described above, the present invention collects sunlight with a lens and analyzes the collected sunlight to predict the orientation and altitude to track the sun. Location tracking is possible, and photodiodes are attached to the outside and inside of the sensor housing to detect the presence of sunlight to prevent malfunctions when the sun is weak, such as when the sun is covered by clouds. There is an advantage.
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