KR100524233B1

KR100524233B1 - 사람의 감지와 형광등의 밝기를 자동 제어하는 조명 제어장치

Info

Publication number: KR100524233B1
Application number: KR10-2003-0020316A
Authority: KR
Inventors: 김미현
Original assignee: 김미현
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2005-10-28
Also published as: KR20030029780A

Abstract

본 발명은 기존의 인 감지 복합센서와 같이 실시간으로 사람의 존재를 인식하여 사람이 존재하는 동안만 조명등이 켜져 있게 하는 데 그치지 아니하고 인 감지 복합센서에 감지구역의 조도를 감지하여 형광등의 밝기를 임의 설정한 희망 조도로 자동으로 조절하는 기능을 일체화한 "사람의 감지와 형광등의 밝기를 자동 제어하는 조명 제어장치"이다.

적외선센서에 초음파센서를 부가하여 실시간으로 사람을 감지하도록 만들어진 복합센서(Dual Tech Sensor)에 형광등의 조도를 제어하는 컨트롤러와 통신장치를 일체화 하여 사람이 존재하는 동안에만 형광등이 켜져 있게 하면서 감지구역을 외부채광이 많은 곳과 작은 곳으로 나누어 조도를 감지하여 마이크로 컨트롤러의 임의 설정한 조도와 비교하여 통신장치가 결합된 디밍 안정기(Digital Dimming Ballast)와 조도 조절신호를 송 수신하여 구역별로 형광등의 밝기를 스스로 조절할 수 있게 하고 형광등을 켜는데 전력의 소모가 많기 때문에 사람의 출입이 빈번한 곳은 사람이 없을 때도 최저 밝기 상태로 켜져 있을 수 있도록 하여 전기 에너지를 절약하게 한다.

Description

사람의 감지와 형광등의 밝기를 자동 제어하는 조명 제어 장치{Energy saving automatic illumination dimming control device using combination senor}

본 발명은 적외선 센서에 초음파센서를 결합한 복합센서와 감지구역 내의 조도(LUX)를 실시간으로 감지하여 임의 설정한 조도로 형광등의 밝기를 자동으로 조절하는 컨트롤러와 통신장치를 일체화한 것이다.

종래의 기술로는 조명등의 절전을 위하여, 사람을 감지하는 적외선센서와 조도를 감지하는 광센서를 결합한 적외선센서등이 널리 공급되어 있으나 사람의 큰 동작의 움직임이 없으면 꺼지는 단점이 있어 최근에 적외선센서에 초음파센서를 결합하여 실시간으로 사람의 존재를 감지하는 복합센서가 개발되어 (한국공개특허 2002-089784호,일본공개특허 평11-233273호) 조명등과 일체형으로 만들어 판매되고 있다.

형광등의 조도제어 역시 아나로그안정기가 디지털안정기로 대체 되면서 조도가 조절되는 디밍 안정기(Digital Dimming Ballast)가 개발되어 사무용빌딩을 중심으로 형광등의 조도제어를 별개의 컨트롤 박스 를 구성하여 로터리 컨트롤 방식 또는 마스트 컨트롤 방식으로 직접 제어하고 있다.

그러나 실시간으로 감지한 조도를 마이크로 컨트롤러에 설정된 희망 조도와 비교하여 형광등의 밝기를 자동으로 조절하는 조도제어 시스템은 찾아볼 수 없었다.

더구나 본 발명과 같이 적외선 센서와 초음파센서를 결합한 복합센서에 형광등 조도제어 컨트롤러와 통신장치를 일체화한 하나의 복합센서가 실시간으로 사람의 존재를 감지하여 사람이 있는 동안에만 형광등이 켜져 있게 하면서, 감지구역 내를 외부채광이 많은 곳과 작은 곳으로 나누어 조도를 감지하여 마이크로 컨트롤러에 입력된 임의 설정조도와 비교하여 감지구역 내의 밝기를 임의 설정조도와 같아지도록 디밍 안정기와 조도조절신호를 송 수신하여 형광등의 밝기를 스스로 조절하는 복합센서는 아예 없다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로서, 복합센서와 형광등의 조도를 제어하는 컨트롤러와 통신장치를 일체화하여 감지구역 내의 사람의 존재여부를 정확하게 감지하여 사람이 존재하는 동안에는 조명등이 꺼지지 아니하게 하면서 감지구역 내의 형광등의 조도를 희망하는 밝기로 자동 조절되게 사람의 감지 및 형광등의 밝기를 자동 제어하는 조명 제어 장치를 제공하는데 목적이 있다,

전술한 목적을 달성하기 위하여 통상의 적외선센서에 의한 조명등 제어는 광센서회로부에서 주위의 조도를 감지하여 감지된 조도를 임의 설정된 조도와 비교하여 밤이라고 판단하면 데이터검출기에서 전원공급 동작신호를 출력하고,

적외선센서회로부에 의하여 감지구역에 사람이 존재하면 사람이 방출하는 적외선을 감지하여 그 감지신호를 노이즈 제거와 증폭 등의 과정을 거쳐 디지털화 한 다음 마이크로 컨트롤러에 의하여 사람으로 판단되면 점등신호를 출력한다.

그러나 적외선센서로는 감지기능에 한계가 있어 사람이 큰 동작으로 움직이지 아니하면 사람의 존재를 인식하지 못하므로

이러한 단점을 시정하기 위하여 적외선센서회로에 초음파센서회로를 결합하여 사람의 존재를 정밀하게 감지할 수 있는 복합센서를 구성하고

이 복합센서에 조명등의 밝기를 제어할 수 있는 컨트롤러와 통신장치를 일체화하여 사람이 있는 동안 형광등이 켜져 있게 하면서 감지구역 내의 조도를 외부 채광이 많은 곳과 작은 곳을 나누어 감지하여 마이크로 컨트롤러에 임의 설정되어 있는 희망조도와 비교하여 감지구역내의 조도가 희망조도로 되도록 형광등의 밝기를 원하는 대로 스스로 제어할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 사람의 존재를 감지하여 조명등을 켜고 끄는 데 그치지 아니하고 감지 구역 내의 조도를 실시간으로 감지하여 마이크로 컨트롤러에 임의 설정한 조도와 비교하여 형광등의 밝기를 원하는 대로 자동 조절하는 실시간 인 감지 및 조명제어에 관한 기술적 창작으로 그 구성을 형광등 등 펄스폭 변조에 의하여 조도가 조절되는 조명등을 기본으로 하여 설명하고 관련된 공지기술인 적외선 센서와 초음파센서를 결합한 복합센서 등의 구성에 대한 상세한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

광센서회로, 적외선센서회로와 초음파센서회로를 결합한 복합센서로서 주야의 구분과 사람의 존재를 감지하여 조명등을 자동으로 점 소등하는 데 그치지 아니하고 이 복합센서에 조도를 제어하는 컨트롤러와 형광등의 디밍 안정기 (Digital Dimming Ballast)와 상호 데이터를 주고받을 수 있는 통신장치를 내장하여 감지구역 내의 밝기를 스스로 감지하여 입력된 임의 설정한 조도와 비교하여 감지구역내의 밝기를 임의 설정 조도와 같아지도록 디밍 안정기와 조도 조절신호를 송수신하여 형광등의 밝기를 컨트롤하는 전 과정을 자동화하는 것이다.

즉, 통상의 적외선과 초음파를 결합한 복합센서에 실시간으로 감지구역의 조도를 감지하여 형광등의 밝기를 희망하는 조도로 자동 제어하는 컨트롤러와 디밍안정기와 조도조절신호를 송수신하는 통신장치를 일체화한 기술적 창작이다.

이하 첨부된 블록도면과 흐름도를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 감지된 데이터를 분석하여 형광등의 점 소등과 조도를 제어하는 마이크로 컨트롤러(40)에 주위의 조도를 감지하는 광센서(11), 사람의 존재를 감지하는 적외선센서(21), 초음파발진자(32), 초음파센서(31)와 이에 대응하는 광센서회로부(10), 적외선센서회로부(20), 초음파센서회로부(30)를 연결하여 복합센서를 구성하고, 주변회로부로서 안정된 전원을 공급하는 정전압 입력부(50)와 파워릴레이에 개폐신호를 출력하는 릴레이출력부(60), 복합 센서의 조도조절 신호를 디밍 안정기에 송신하는 조도조절부(70), SWITCH 입력부(80), 발진부(90), 적외선센서(21)와 초음파센서(31)의 동작을 점멸 표시하는 LED 구동부(100), RESET부(110), 메모리부(120)를 포함하여 일체화된 조명 제어장치를 구성하고,

일체화된 조명제어장치로부터 수신한 조도 조절신호에 따라 형광등의 밝기를 조절하는 디밍 안정기(Digital Dimming Ballast)(71)와 AC전원을 DC전원으로 변환 안정화하여 기기의 구동전원을 공급하고 형광등의 AC전원을 개폐하는 파워 팩(51), 감지구역을 구분하여 조도를 감지할 경우에는 별도의 광센서가 부가되어,

사람의 존재를 인식하여 사람이 존재하는 동안 형광등이 켜져 있게 하면서 감지구역의 조도를 실시간으로 감지하여 형광등의 밝기를 임의 설정한 희망 조도로 자동으로 조절하는 기능을 수행한다.

파워 팩(Power Pack)(51)에 있어서, 파워 팩(51)은 다수의 조명등의 전원의 개폐로 인하여 파워 릴레이의 용량이 커져 조명제어장치와 별개로 설치되는 것이므로 파워 릴레이의 용량이 작을 경우는 조명제어장치에 내장되고 AC전원을 DC전원으로 변환하는 DC전원부(51a)와 파워 릴레이부(51b)로 이루어 진다.

DC전원부(51a)는 AC전원을 인가하여 정류 다이오드와 제나 다이오드회로에 의하여 정류되어 DC 12V로 변환한다.

DC 12V의 전압은 다이오드와 IC 레귤레이터를 통하여 DC 5V로 변환한다.

파워 팩에서 인가된 DC전원으로 복합센서, 조도제어 컨트롤러와 파워 릴레이를 운용한다.

파워 릴레이부(51b)는 릴레이 출력부(60)로부터의 점, 소등신호에 따라 형광등에 공급하는 AC전원의 접점을 개폐한다.

광센서회로부(10)에 있어서, 광센서(11)에 의하여 감지된 광량은 광량에 의하여 전압이 변화하는 저항이 연결된 IC에 의하여 전압조정과 증폭을 거쳐 디지털화하여 마이크로 컨트롤러(40)에 입력하고 임의 설정한 조도 A와 비교하여 임의 설정 조도 A 미만의 값이면 적외선센서회로부(20)와 초음파센서회로부(30)가 작동하고 임의설정 조도 A 이상이면 초기화 상태로 돌아 간다.

적외선센서회로부(20)에 있어서, 적외선센서(PIR)(21)에서 서로 다른 온도의 움직임을 감지하여 전류변화를 일으킨다.

이때 미약한 감지신호를 저항, 콘덴서 및 IC를 직 병렬로 구성한 노이즈 제거부와 1,2차 증폭부에 의하여 고주파 대역의 노이즈(NOISE)를 제거하고 비반전 증폭한 후 DC성분을 차단하는 과정을 거쳐 펄스파형의 인체감지신호로 반전 증폭 디지털화하여 마이크로 컨트롤러(40)에 입력한다.

마이크로 컨트롤러(40)에 의하여 사람이 존재하고 있다고 판단되면 점등신호, 사람이 없다고 판단되면 형광등이 켜져 있는지 확인하여 켜져 있으면 소등신호를 릴레이 출력부(60)를 통하여 파워 릴레이에 출력하고 꺼져 있으면 초기화 상태로 돌아간다.

초음파센서회로부(30)에 있어서, 초음파센서발진자(32)에 의하여 초음파를 발진하고 발진된 초음파는 감지 물체에 반사되어 초음파센서수신부에 의하여 수신된다.

수신된 미약한 전압을 IC, 콘덴서, 저항으로 구성된 노이즈제거부에 의하여 불요 신호성분인 노이즈(NOISE)를 제거하고 1, 2차 증폭부를 통하여 전압의 보정 및 증폭을 한 후 디지털화하여 감지물체와의 거리 등의 데이터를 마이크로 컨트롤러에 내장된 독자적인 프로그램에 의하여 분석하여 사람으로 판단되면 램 메모리(미도시함)에 입력하여 기억시키고 점등신호를 출력한다.

이와 같은 방법으로 정해진 시간마다 초음파의 발진과 수신을 계속하여 수신된 데이터를 마이크로 컨트롤러(40)에 입력하여 나가되 독자적인 프로그램이 내장된 마이크로 컨트롤러(40)에 의하여 뒤에 수신하여 입력된 데이터를 직전에 입력된 데이터와 비교 분석하여 일치하지 아니하면 조명의 점등 지속신호를 출력하고, 일치하면 형광등이 켜져 있는지 확인하여 켜져 있으면 소등신호를 릴레이출력부(60)를 통하여 파워 릴레이에 소등신호를 출력하고 꺼져 있으면 초기화 상태로 돌아 간다.

적외선센서회로부(20)와 초음파센서회로부(30)에서 사람이 없다고 판단하여 릴레이출력부(60)를 통하여 파워 릴레이에 소등신호를 출력할 때는 임의 설정시간의 지연을 거쳐 출력한다.

적외선센서(21)와 초음파센서(31)의 동작상태를 LED(100)의 점멸에 의하여 확인 시킨다.

밀폐된 좁은 공간 등 현장의 여건에 따라 사람의 감지에 초음파센서(31)를 전용하는 것이 효과적이라고 판단될 때는 적외선센서회로부를 생략한다.

마이크로 컨트롤러(40)는 감지구역내의 밝기가 임의 설정조도 A 미만이고 적외선센서회로부(20) 및 초음파센서회로부(30)로부터 입력된 데이터를 분석하여 사람이 존재한다고 판단될 때 릴레이출력부(52)를 통하여 점등신호를 별도의 파워 릴레이(51b)에 출력하고 파워 릴레이의 접점에 의하여 형광등이 켜지게 한다.

감지구역을 외부 채광이 큰 곳과 작은 곳으로 나누어 설치된 광센서(11)로부터 조도를 감지한 마이크로 컨트롤러(40)는 임의 설정조도 B와 비교하여 밝기가 다를 경우에는 구역별로 형광등의 디밍 안정기(Digital Dimming Ballast)(71)에 조도 조절신호를 출력한다.

임의설정 조도 B는 임의설정 조도 A보다 낮게 설정된다.

복합센서의 기능을 형광등의 점 소등에만 사용하고자 할 경우에는 임의설정 조도 B를 임의설정 조도 A보다 높거나 같게 설정하면 된다.

디밍 안정기(Digital Dimming Ballast)(71)는 통상의 전자식 안정기(Digital Ballast)에 마이크로 컨트롤러와 통신장치를 부가하여 구성되며 복합센서의 조도조절부(70)로부터 수신한 조도 조절신호에 따라 형광등의 밝기조절에 들어간다.

마이크로 컨트롤러(40)는 감지구역 내의 밝기를 임의 설정조도와 비교하여 서로 다를 경우 조도 조절작업에 들어간다.

마이크로 컨트롤러의 조도조절 작업은 감지구역 내의 밝기가 임의 설정조도 B보다 낮으면 조도 상향신호를, 임의 설정조도 B보다 높으면 조도 하향신호를 디밍 안정기(71)에 출력한다.

감지구역 내의 밝기가 임의 설정조도 B와 같게 되면 임의 설정시간(예: 10초)을 지연하였다가 다시 사람의 감지와 조도 조절작업으로 돌아간다.

조도 조절된 상태에서 형광등이 재 점등될 때에는 최대 밝기 상태로 되었다가 조도 조절된 상태로 자동 복귀된다.

이상에서 설명한 본 발명은 형광등과 같이 펄스폭 변조에 의하여 밝기가 조절되는 모든 조명등에 그대로 적용되고, 전력선통신(PLC)의 방법으로 형광등의 밝기를 조절할 경우는 각 기기에 전력선모뎀이 추가되는 것이며 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시 예에 한정하는 것은 아니다.

본 발명은 적외선센서회로와 초음파센서회로를 결합한 복합센서에 형광등의 조도를 제어하는 컨트롤러와 통신장치를 내장하여 감지구역 내의 사람의 존재여부를 정확하게 감지하여 사람이 존재하는 동안에는 조명등이 꺼지지 아니하게 하면서 감지구역의 조도를 외부채광이 많은 곳과 작은 곳으로 나누어 감지하여 마이크로 컨트롤러의 임의 설정한 조도와 비교하여 구역별로 형광등의 밝기를 임의 설정조도로 스스로 조절되게 함으로써 설치가 간단할 뿐 아니라 비용이 저렴하여 전기에너지를 크게 절약한다.

사무실 등 특히, 학교의 교실에 적용하면 전기에너지의 절약할 뿐만 아니라 실내의 곳곳을 균등하고 적정한 조도를 유지하게 함으로 써 학생들의 시력까지 보호할 수 있고,

야간에 무단침입자가 있을 경우 조명등이 저절로 켜져 신상을 노출되게 함으로서 보안기능까지 수행하는 부대 효과를 거둘 수 있다.

도 1은 본 발명의 전체 구성을 나타낸 블록 구성도

도 2는 본 발명에 따른 복합 조명 제어 장치의 동작 흐름도

도 3은 본 발명의 요부인 디지털 디밍 안정기의 세부 동작 구성도

도 4는 본 고안에 따른 파워 팩의 동작 구성도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10:광센서회로부 20:적외선센서회로부

30:초음파센서회로부 40:마이크로컨트롤러

50:정전압 입력부 51:파워팩

60:릴레이 출력부

70:조도 조절부 71:디밍 안정기(Digital Dimming Ballast)

80:Switch 입력부 90:발진부

100:LED구동부 110:RESET부

120:메모리부 130:모드스위치부

Claims

마이크로 컨트롤러(40), 광센서(11), 적외선센서(21), 초음파발진자(32), 초음파센서(31)와 이에 대응하는 광센서회로부(10), 적외선센서회로부(20), 초음파센서회로부(30), 정전압 입력부(50), 릴레이출력부(60), 조도조절부(70), SWITCH 입력부(80), 발진부(90), LED 구동부(100), RESET부(110) 및 메모리부(120)를 포함하여 일체화된 조명 제어장치를 구성하고, AC전원을 DC전원으로 변환하여 공급하는 정전압발생부(51a)와 형광등의 AC전원을 개폐하는 파워릴레이부(51b)로 구성된 파워팩(Power Pack)(51)의 지원을 받아, 형광등의 디밍 안정기(Digital Dimming Ballast)(71)와 조도조절신호를 송수신하여, 실시간으로 감지구역 내의 사람의 존재를 감지하여 사람이 존재하는 동안만 형광등이 켜져 있게 하면서 감지구역의 조도를 감지하여 형광등의 밝기를 임의 설정한 희망조도로 스스로 조절하는 조명 제어 장치에 있어서, 적외선센서(21)에 정밀 작동하는 초음파센서(31)를 보완적으로 결합하여 외부 채광이 큰 곳과 작은 곳을 구분하여 조도를 감지하는 것을 특징으로 하는 사람의 감지와 형광등의 밝기를 자동 제어하는 조명 제어 장치
제 1항에 있어서,

외부 채광이 큰 곳과 작은 곳을 구분하여 조도를 감지할 경우 복수의 광센서(11)를 부착하며,

파워 팩(51)은 다수의 형광등의 전원의 개폐로 인하여 파워 릴레이의 용량이 커져 조명 제어 장치와 별개로 설치되는 것이므로 파워 릴레이(51b)의 용량이 작을 경우는 조명 제어 장치에 내장되는 것을 특징으로 하는 사람의 감지와 형광등의 밝기를 자동 제어하는 조명 제어 장치
제 1항에 있어서,

마이크로 컨트롤러(40)는 광센서(11)로부터 입력되는 데이터를 임의 설정한 조도 B와 비교하여

감지구역 내의 밝기가 임의 설정조도 B보다 낮으면 조도 상향신호를, 임의 설정조도 B보다 높으면 조도 하향신호를 디밍 안정기(71)에 출력하며

감지구역 내의 밝기가 임의 설정조도 B와 같게 되면 임의 설정시간(예: 10초)을 지연하였다가 다시 사람의 감지와 조도 조절작업으로 돌아가는 방법으로 조도를 제어함을 특징으로 하는 사람의 감지와 형광등의 밝기를 자동 제어하는 조명 제어 장치
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