KR100728392B1 - 표시장치 부착형 하이브리드 콘트롤러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력 발전기와 태양력 전지판으로 생성된 전력이 축전지에 충전되고 야간에는 점등되는 가로등에서 풍력 발전기와 태양력 전지판에서 생성된 전력량을 표시하면서 이 발전량이 실생활에서 사용되는 가전제품의 어디에 사용할 수 있는가를 표시하여 자연 에너지의 사용에 대한 교육과 홍보가 이루어지고, 이 발전 전력량을 조절 저장으로 축전지의 과충전을 방지하고 또한 방전량을 조절 방전으로 축전지의 과방전을 방지하여 축전지의 손상을 방지할 수 있는 표시장치 부착형 하이브리드 콘트롤러에 관한 것으로, 그 구성은 풍력 발전기와 태양력 전지판에서 생성된 전력이 축전지에 축적되어 조명기구를 밝히는 것을 제어하는 콘트롤러에 있어서, 상기 풍력발전기에 연결되어 전압과 전류를 측정하는 풍력 측정부와, 상기 태양력 전지판에 연결되어 전압과 전류를 측정하는 태양력 측정부와, 상기 축전지에 연결되어 전압과 전류를 측정하는 축력 측정부와, 상기 풍력 측정부, 태양력 측정부 및 축력 측정부의 측정신호를 입력받아 연산제어하는 연산제어부 및 상기 풍력 발전기와 태양력 전지판의 전력량을 입력받는 상기 연산제어부에서 연산한 출력값을 표시되는 표시부을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 것으로서, 연산제어부에 연결된 표시부가 발전 전력량을 나타내어 풍력에 의한 발생 전력값과 태양에 의한 전력값 및 이 전력이 실생활의 가전제품을 가동하는데 있어 어느 정도에 해당하는가에 직접 판단할 수 있으므로 자연에너지 사용에 대한 홍보 및 교육에 한층 이바지할 수 있는 효과가 있다.

Description

표시장치 부착형 하이브리드 콘트롤러{The hybrid controller attached indicator}

도 1은 자연 에너지를 이용한 종래의 가로등 구성도.

도 2는 도 1의 구성 결선도.

도 3은 본 발명의 구성 결선도.

도 4는 본 발명의 표시부를 일실시 예로 나타낸 간략 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10. 풍력 측정부 20. 태양력 측정부

30. 축력 측정부 40. 연산제어부

50. 표시부

본 발명은 표시장치 부착형 하이브리드 콘트롤러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력 발전기와 태양력 전지판으로 생성된 전력이 축전지에 충전되고 야간에는 점등되는 가로등에서 풍력 발전기와 태양력 전지판에서 생성된 전력량을 표시하면서 이 발전량이 실생활에서 사용되는 가전제품의 어디에 사용할 수 있는가를 표 시하여 자연 에너지의 사용에 대한 교육과 홍보가 이루어지고, 이 발전 전력량을 조절 저장으로 축전지의 과충전을 방지하고 또한 방전량을 조절 방전으로 축전지의 과방전을 방지하여 축전지의 손상을 방지할 수 있는 표시장치 부착형 하이브리드 콘트롤러에 관한 것이다.

일반적으로 공해가 없으면서 지속적으로 전력 생산이 가능한 풍력 발전기와 태양력 전지판은 지주에 설치되어 밤의 어둠을 밝히는 가로등에 사용되고 있다.

종래의 자연에너지 가로등은 도 1과 같이 구성되어 있다. 지주(1)의 상부에 풍력 발전기(2)가 설치되고 그 바로 밑에 태양력 전지판(3)이 설치된다. 그리고 지주 (1) 중간에 조명기구(4)가 설치되고, 하부에 제어함(5)이 설치되며, 지주(1) 밑부분은 지면에 세워지게 된다. 상기 제어함(5)의 내부에는 축전지(6)와 콘트롤러(7)가 설치된다. 도 2에서 상기의 가로등의 작동 원리를 간단하게 설명하면, 풍력 발전기(2)와 태양력 전지판(3)에서 발생된 전력이 역류방지용 정류기(8)를 통하여 축전지(6)에 충전된다. 야간이 되어 주변이 어두워지면 광센서(9)가 주변의 어둠을 감지하여 그 신호를 콘트롤러(7)에 보내고, 이 콘트롤러(7)는 그 신호를 받아 축전지(6)에 저장된 전력을 조명기구(4)에 보내어 조명기구(4)가 점등하게 된다. 여기서 콘트롤러(7)는 타이머가 내장되어 있어 조명기구(4)는 미리 설정되어 있는 일정시간 동안만 점등되고 인적의 왕래가 뜸한 새벽녘은 자동으로 소등되도록 설계되어 있다.

그런데, 상기와 같은 자연에너지를 사용하는 가로등은 유지비가 전혀 들지 않아 뛰어난 경제성이 있는 반면에 홍보의 부족과 자연에너지를 이용한 이해의 부 족으로 널리 보급되지 못하고 있다.

또한, 상기 풍력 발전기와 태양력 전지판에서 생성된 전력을 축전지에 충전하는데 있어 전력값를 제어할 수 없어 축전지가 과충전되어 손상되는 일이 발생하고, 축전지의 충전량에 따라 조명기구 점등을 조절할 수 없어 축전기가 과방전되어 축전지가 손상되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 한데 있는 것으로, 전력을 생산하는 풍력 발전기와 태양력 전지판에 각각 풍력 측정부, 태양력 측정부를 형성시키고, 축적된 전력을 방전하는 축전지에 축력 측정부를 형성시켜, 상기 각 측정부에서 받은 전력 신호를 통해 연산제어부가 과충전이 있으면 충전 연결을 차단하고, 과방전이 있으면 방전 연결을 차단하는 제어로 축전지의 손상을 방지하게 된다.

또한, 상기 연산제어부에 연결된 표시부를 형성하여 풍력 발전기와 태양력 전지판에서 발전한 전력량을 표시하고 이 전력량이 변함에 따라 사용될 수 있는 제품의 그림에 램프가 켜지게 하여 전력량에 따라 가정에서 사용하는 제품의 어느 것을 사용할 수 있는가를 시각적으로 표시하여 자연 에너지를 이용한 이해를 돕고 자연 에너지 이용이 경제적이다는 것을 홍보할 수 있는 표시장치 부착형 하이브리드 콘트롤러를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 풍력 발전기와 태양력 전지판에서 생성된 전력이 축전지에 축적되어 조명기구를 밝히는 것을 제어하는 콘트롤러에 있어서, 상기 풍력발전기에 연결되어 전압과 전류를 측정하는 풍력 측정부와. 상기 태양력 전지판에 연결되어 전압과 전류를 측정하는 태양력 측정부와, 상기 축전지에 연결되어 전압과 전류를 측정하는 축력 측정부와, 상기 풍력 측정부, 태양력 측정부 및 축력 측정부의 측정신호를 입력받아 연산제어하는 연산제어부 및 상기 풍력 발전기와 태양력 전지판의 전력량을 입력받는 상기 연산제어부에서 연산한 출력값을 표시되는 표시부을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 풍력 측정부가 풍력 분류기와 풍력 배율기의 측정값이 풍력 비교기에 입력되는 것으로 구성되고, 상기 태양력 측정부가 태양력 분류기와 태양력 배율기의 측정값이 태양력 비교기에 입력되는 것으로 구성되며, 상기 축력 측정부가 축력 분류기와 축력 배율기의 측정값이 축력 비교기에 입력되는 것으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연산제어부에서 제어하는 풍력 차단기가 풍력 측정부와 축전지사이에 구성되고, 이 연산제어부에서 제어하는 태양력 차단기가 태양력 측정부와 축전지사이에 구성되어 상기 축전지가 과충전되는 것을 방지한다.

또한, 상기 연산제어부에서 제어되는 축력 차단기가 축전지와 조명기구사이에 구성되어 상기 축전지가 과방전되는 것을 방지한다.

또한, 상기 표시부가 상기 풍력 발전기와 태양력 전지판이 발전한 전력량이 연산제어부에 의해 표시되면서 이 발전 전력량이 변함에 따라 발전 전력량에 따라 사용될 수 있는 제품의 그림에 램프가 켜지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 태양력 전지판에서 발전한 전력량을 측정하는 태양력 측정부의 측정 신호값을 입력받은 연산제어부가 조명기구의 점등을 조절하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3, 4는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치 부착형 하이브리드 콘트롤러를 나타낸 것으로, 도 3은 본 발명의 구성 결선도이고, 도 4는 본 발명의 표시부를 일실시예로 나타낸 간략 단면도를 설명하기 위한 도면을 각각 나타낸 것이다.

도면 중 미설명 부호는 14는 풍력발전 전력계이고, 24는 태양력발전 전력계 이며, 34는 축전지 전력계이다.

상기 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 표시장치 부착형 하이브리드 콘트롤러는

풍력 측정부(10)와, 태양력 측정부(20)와, 축력 측정부(30)와, 연산제어부(40)와, 표시부(50)를 포함하고 있다.

상기 풍력 측정부(10)는 상기 풍력 발전기(2)에 연결되어 이 풍력 발전기(2)에서 생성되는 전력량을 측정하게 된다. 그리고 이 풍력 측정부(10)는 풍력 발전기(2)에 병렬로 연결된 풍력 분류기(11)와 풍력 배율기(12)의 측정 신호값이 풍력 비교기(13)에 입력되는 것으로 구성된다. 여기서, 풍력 분류기(11)는 측정하고 싶은 전류 전부를 전류계에 흘릴 수 없으므로 전류의 일부를 전류계에 병렬로 연결된 저항에 흘림으로써 전류계의 측정범위를 확대하는 장치이고, 풍력 배율기(12)는 측정하고 싶은 전압 전부를 전압계에 가할 수 없는 경우에 전압계에 직렬로 배율저항을 연결하여 배율저항에서 전압강하를 일으키고 전압계의 측정범위를 확대하는 장치이다. 따라서, 이 풍력 분류기(11)와 풍력 배율기(12)에서 측정된 전류와 전압이 풍력 비교기(13)에 입력되어 기준값 이상의 전력이 생성되면 상기 연산제어부(40)에서 제어되는 풍력 차단기(14)가 축전지(6)에 충전되는 전력을 차단하여 축전지(6)가 과충전으로 인하여 손상되는 것을 방지할 수 있다.

상기 태양력 측정부(20)는 상기 태양력 전지판(3)에 연결되어 이 태양력 전지판(3)에서 생성되는 전력량을 측정하게 된다. 그리고 이 태양력 측정부(20)는 상기 풍력 측정부(10)처럼 태양력 전지판(3)에 병렬로 연결된 태양력 분류기(21)와 태양력 배율기(22)의 측정 신호값이 태양력 비교기(23)에 입력되는 것으로 구성된다. 상기 태양력 분류기(21)와 태양력 배율기(22)는 상기 풍력 측정부(23)의 구성인 풍력 분류기(11), 풍력 배율기(12)와 같은 작용을 한다. 따라서, 이 태양력 분류기(21)와 태양력 배율기(22)에서 측정된 전류와 전압이 태양력 비교기(23)에 입력되어 기준값 이상의 전력이 생성되면 상기 연산제어부(40)에서 제어되는 태양력 차단기(24)가 축전지(6)에 충전되는 전력을 차단하여 축전지(6)가 과충전으로 인하여 손상되는 것을 방지할 수 있다.

상기 축력 측정부(30)는 상기 축전지(6)에 연결되어 이 축전지(6)에 충전된 전력량을 측정하게 된다. 그리고 이 축력 측정부(30)는 상기 풍력 측정부(10)처럼 축전지(6)에 병렬로 연결된 축력 분류기(31)와 축력 배율기(32)의 측정 신호값이 축력 비교기(33)에 입력되는 것으로 구성된다. 상기 축력 분류기(31)와 축력 배율기(32)는 상기 풍력 측정부(10)의 구성인 풍력 분류기(11), 풍력 배율기(12)와 같 은 작용을 한다. 따라서, 이 축력 분류기(31)와 축력 배율기(32)에서 측정된 전류와 전압이 축력 비교기(33)에 입력되어 기준값 이상의 전력이 방전되면 상기 연산제어부(40)에서 제어되는 축력 차단기(34)가 조명기구(4)를 소등하여 축전지(6)의 방전 전력을 차단하여 축전지(6)가 과방전으로 인하여 손상되는 것을 방지할 수 있다.

상기 연산제어부(40)는 상기 풍력 측정부(10), 태양력 측정부(20), 그리고 축력 측정부(30)의 측정 신호, 즉 풍력 비교기(13), 태양력 비교기(23), 그리고 태양력 비교기(33)의 측정 신호를 수신받아 연산한다. 그리고 연산제어부(40)는 풍력 측정부(10)와 태양력 측정부(20)에서 수신받은 이 측정 신호가 기준치 이상으로 발전으로 축전지(6)에 충전되면 풍력 차단기(14)와 태양력 차단기(24)를 제어하여 축전지(6)의 과충전을 방지한다.

또한, 연산제어부(40)는 축력 측정부(30)에서 수신받은 이 측정 신호가 축전지(6)에 충전된 기준치 이상으로 방전되면 축력 차단기(34)를 제어하여 축전지(6)의 과방전을 방지하고, 태양력 전지판(3)에서 발전 전력량이 없으면 측정신호가 없어 조명기구(4)의 점등을 조절하게 된다. 또한 연산제어부(40)는 풍력 발전기(2)와 태양력 전지판(3)에서 발전한 전력량을 합산하여 상기 표시부(50)에 표시하고 이 발전 전력량이 변함에 따라 사용될 수 있는 제품의 그림(51)에 램프(52)가 켜지는 것이다. 예를 들어 20~50W의 발전 전력량에서는 노트북 컴퓨터(51a)가 그려진 제품의 그림에 램프(52)가 켜지고, 50~150W의 발전 전력량에서는 소형 텔레비젼(51b)이 그려진 제품의 그림에 램프(52)가 켜지며, 150~500W에서는 세탁기(51c)가 그려진 제품의 그림에, 500~1200W에서는 전자레인지(51d)가 그려진 제품의 그림에 램프(52)가 켜져서, 자연 에너지에 의해 발전하는 전력량이 실생활에서 어느 정도의 양인지 실감나게 한다.

상기 표시부(50)는 상기 풍력 발전기(2)와 태양력 전지판(3)이 발전한 전력량이 연산제어부(40)에 의해 합산되어 그 총 전력량이 표시되면서 이 발전 전력량이 변함에 따라 발전 전력량에 따라 사용될 수 있는 제품의 그림(51)에 램프(52)가 켜진다. 이와 같은 제품의 그림(51)은 제품이 사용하는 전력량에 따라 다수개 형성되어 상기 표시부(50)에 표시하게 된다.

상기 풍력 차단기(14), 태양력 차단기(24) 그리고 축력 차단기(34)는 일실시예로 전력 시스템에서 전류 및 전압의 제어에 사용되는 전력반도체 소자인 사이리스터(thyristor)가 사용된다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 표시장치 부착형 하이브리드 콘트롤러는 다음과 같이 사용된다.

먼저 바람이 불거나 태양이 비치면 풍력 발전기(2)와 태양력 전지판(3)에서 전력이 생산되어 축전지(6)에 충전된다. 여기서 풍력 발전은 바람이 불면 시간에 상관없이 발전이 이루어지고, 태양력 발전은 태양이 비추어질 때 발전이 이루어진다.

그리고, 상기 풍력 발전기(2)와 태양력 전지판(3)에 각각 풍력 측정부(10)와 태양력 측정부(20)가 연결되어 이 풍력 발전기(2)와 태양력 전지판(3)에 발전된 전력량을 측정하여 이 신호를 연산제어부(40)에 송신하게 된다. 그러면 연산제어부 (40)에서 상기 측정신호를 수신하고 연산하여 표시부(50)에 총 전력량을 표시하게 된다.

이때 이 표시 값은 정의 값으로 표시되어 축전지(6)에 충전되는 것을 표시하면서 발전량이 변함에 따라 이 발전량으로 표시할 수 있는 제품의 그림(51)에 램프(52)가 켜지게 된다. 그래서 자연에너지인 풍력 발전기(2)와 태양력 전지판(3)으로 발전되는 전력량을 확인할 수 있고 이 발전 전력량이 실제 가정에서 어떤 제품에 사용될 수 있는가에 대한 이해를 돕고 무공해 에너지에 대한 홍보가 이루어질 수 있다.

또한, 상기 풍력 발전기(2)와 태양력 전지판(3)에서 지속적이고 과도한 전력의 생산으로 축전지(6)가 과충전이 되면 연산제어부(40)가 풍력 차단기(14)와 태양력 차단기(24)를 차단시켜 발전 전력이 더 이상 충전되는 것을 막아 축전지(6)가 손상되는 것을 방지하게 된다.

상기와 같이 발전된 전력이 축전지(6)에 충전되었다가 태양력 측정부(20)에서 측정신호가 없으면 주위가 어두워지는 것으로 연산제어부(40)가 조명기구(4)를 점등하게 된다. 이렇게 계속 조명기구(4)가 장시간 점등되면 축전지(6)가 과방전되어 축전지(6)가 손상될 수 있는데 이때 축력 측정부(30)에서 측정신호가 기준값 이상으로 방전되면 연산제어부(40)가 축력 차단기(34)를 차단으로 조명기구(4)를 소등하여 축전지(6)가 과방전하는 것을 방지하게 된다.

그리고, 측정부 즉, 풍력 측정부(10), 태양력 측정부(20) 그리고 축력 측정부(30)에 각각 풍력 발전 전력계(15), 태양력 발전 전력계(25) 그리고 축력 발전 전력계(35)을 연결하여 발전 전력량과 충전 전력량을 표시하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 표시장치 부착형 하이브리드 콘트롤러에 의하면, 풍력 발전기와 태양력 전지판에서 발전한 전력을 축전지에 저장하는데 있어 연산제어부가 전력값을 제어할 수 있어 축전지가 과충전되어 손상되는 일을 방지할 수 있고, 조명기구의 점등 제어로 축전지에서 소모되는 전력값을 제어할 수 있어 축전기가 과방전되는 것을 방지할 수 있다.

또한 상기 연산제어부에 연결된 표시부가 상기 발전 전력량을 나타내어 풍력에 의한 발생 전력값과 태양에 의한 전력값 및 이 전력이 실생활의 가전제품을 가동하는데 있어 어느 정도에 해당하는가에 직접 판단할 수 있으므로 자연에너지 사용에 대한 홍보 및 교육에 한층 이바지할 수 있는 등의 효과가 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것이며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 풍력 발전기와 태양력 전지판에서 생성된 전력이 축전지에 축적되어 조명기구를 밝히는 것을 제어하는 콘트롤러에 있어서,

   상기 풍력발전기에 연결되어 전압과 전류를 측정하는 풍력 측정부;

   상기 태양력 전지판에 연결되어 전압과 전류를 측정하는 태양력 측정부;

   상기 축전지에 연결되어 전압과 전류를 측정하는 축력 측정부;

   상기 풍력 측정부, 태양력 측정부 및 축력 측정부의 측정신호를 입력받아 연산제어하는 연산제어부; 및

   상기 풍력 발전기와 태양력 전지판의 전력량을 입력받는 상기 연산제어부에서 연산한 출력값을 표시되는 표시부;을 포함하되,

   상기 풍력 측정부가 풍력 분류기와 풍력 배율기의 측정값이 풍력 비교기에 입력되는 것으로 구성되고,

   상기 태양력 측정부가 태양력 분류기와 태양력 배율기의 측정값이 태양력 비교기에 입력되는 것으로 구성되며,

   상기 축력 측정부가 축력 분류기와 축력 배율기의 측정값이 축력 비교기에 입력되는 것으로 구성되며,

   상기 연산제어부에서 제어하는 풍력 차단기가 풍력 측정부와 축전지사이에 구성되고, 이 연산제어부에서 제어하는 태양력 차단기가 태양력 측정부와 축전지사이에 구성되어 상기 축전지가 과충전되는 것을 방지하며,

   상기 연산제어부에서 제어되는 축력 차단기가 축전지와 조명기구사이에 구성되어 상기 축전지가 과방전되는 것을 방지하며,

   상기 표시부가 상기 풍력 발전기와 태양력 전지판이 발전한 전력량이 연산제어부에 의해 표시되면서 이 발전 전력량이 변함에 따라 발전 전력량에 따라 사용될 수 있는 제품의 그림에 램프가 켜지는 것을 특징으로 하며,

   상기 태양력 전지판에서 발전한 전력량을 측정하는 태양력 측정부의 측정 신호값을 입력받은 연산제어부가 조명기구의 점등을 조절하는 것을 특징으로 하는 표시장치 부착형 하이브리드 콘트롤러.
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