KR100780927B1 - 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어장치 및 이를이용한 자동제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어장치 및 이를 이용한 자동제어방법에 관한 것으로서, 특히 전동차의 광량을 감지하는 광량센서; 상기 광량센서로부터 감지된 광량을 미리 설정된 기준치와 비교하고, 비교결과에 따라 소정의 램프를 선택하기 위한 로직회로부; 상기 로직회로부의 출력값에 따라 전동차에 설치된 램프를 턴온 또는 턴오프하는 출력회로부를 포함하고, 상기 로직회로부는 외부조도와 현재광량을 비교하여 기준1 이상이면 하이(High)를 기준1 이하이면 로우(Low)를 출력하는 비교기 U2A와, 외부조도와 현재광량을 비교하여 기준2 이상이면 하이를 출력하고, 기준2 이하면 로우를 출력하는 비교기 U2B와, 상기 비교기 U2A, U2B의 출력값에 따라서 하이 또는 로우를 결정하는 U3A, U3B와, U3A, U3B의 출력값에 따라서 선택적으로 구동되는 포토모스릴레이 PR1 또는 PR2를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 작은 공간을 차지하면서도 직류 및 교류를 사용하는 상향등 및 하향등을 온오프할 수 있고, 전등부하의 초기 도입전류를 제한함으로써 안정된 온오프가 가능하며, 광량에 따라 자동으로 온오프 및 상·하향등의 선택이 가능하다.

전동차, 램프, 자동, 제어, 광량

Description

광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어장치 및 이를 이용한 자동제어방법{Automatic control device for lamp of electric rail car using CDS and automatic control method thereof}

도 1은 본 발명에 따른 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어장치의 구성을 나타낸 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어장치의 동작흐름을 설명하기 위한 순서도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어장치의 주요 회로구성을 나타낸 회로도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 광량센서 12 : 출력회로

14 : 비교회로 16 : 전원회로

본 발명은 램프 자동제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동차에 설치된 램프를 광량센서를 이용하여 자동으로 제어함으로써 전동차의 안 전운행을 도모하고, 램프 관련부품의 내구성을 강화시킨 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어장치 및 이를 이용한 자동제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전동차(電動車; electric railcar)란 전기차의 일종으로 주전동기(主電動機)를 설치한 가공전동차선(架空電動車線) 차량 또는 제 3 궤조에서 전력을 공급받아 자주(自走)하며, 전동기·제어장치 및 기기 대부분을 차체의 바닥 밑에 넣고 여객과 화물 등을 수송하는 철도차량을 말하고, 전동차와 연결되어 달리는 무동력차도 포함된다.

전기차란 전동기를 구동동력(驅動勳力)으로 사용하는 차량의 총칭이며, 넓은 뜻으로는 전기기관차나 트롤리 버스(trolley bus), 축전지(배터리)로 달리는 전기자동차도 포함된다.

철도차량은 기계적 또는 자기적으로 안내된 주행로를 달리는 차량을 말하며, 레이블 카나 로프웨이·모노레일의 차량을 비롯한 최근의 신교통 시스템이나 자기부상철도용 차량도 전동차라고 할 수 있다.

이 중에서 본 명세서 전동차란 전기로 달리는 철도차량을 지칭하는 것으로 정의하고자 한다.

이러한 전동차에는 상측방향으로 빛을 조사하기 위한 상향램프와, 하측방향으로 빛을 조사하기 위한 하향램프가 각각 설치되어 있고, 전동차 기관사는 전동차에 설치된 족답스위치를 이용하여 상기 상향램프 또는 하향램프를 턴온하거나 턴오프할 수가 있다.

그러나, 교류 100V의 경우 일반 소형 코일릴레이로 충분히 온오프가 가능하지만 직류 100V의 경우에는 전기적 특성상 소형 코일릴레이는 온오프시 아크가 발생되는 등의 여러 가지 문제점이 있기 때문에 온오프가 불가능해진다. 따라서, 직류 100V 2A이상 온오프가 가능한 랙스릴레이를 사용하여 단속하여 하는데, 이것은 설치공간의 제약이 발생하고, 이로 인해 차량에 취부하기에는 문제점이 있다.

따라서, 제어박스의 부피를 줄일 수 있으면서도 기관사가 수동으로 온오프하는 상향램프 및 하향램프를 광량센서를 이용하여 자동제어할 필요가 있다.

이를 위해 직류 100V 온오프 랙스릴레이 대신 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터 즉, 파워 모스 전계 효과 트랜지스터(Power metal-oxide semiconductor field effect transistor; Power MOSFET)를 사용함으로써 제어보드 및 제어박스 크기를 획기적으로 줄었고, 전등부하의 초기 도입전류의 제한은 출력단에 리액터를 추가하여 안정된 온오프를 할 수 있도록 구성한다는데 본 발명의 착상의 토대가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해소하고, 상기 필요성을 충족시키기 위한 것으로, 작은 공간을 차지하면서도 직류 및 교류를 사용하는 상향등 및 하향등을 온오프할 수 있고, 전등부하의 초기 도입전류를 제한함으로써 안정된 온오프가 가능하며, 광량에 따라 자동으로 상·하향등의 온오프가 가능한 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어장치 및 이를 이용한 자동제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

전동차의 광량을 감지하는 광량센서; 상기 광량센서로부터 감지된 광량을 미리 설정된 기준치와 비교하고, 비교결과에 따라 소정의 램프를 선택하기 위한 로직회로부; 상기 로직회로부의 출력값에 따라 전동차에 설치된 램프를 턴온 또는 턴오프하는 출력회로부를 포함하고, 상기 로직회로부는 외부조도와 현재광량을 비교하여 기준1 이상이면 하이(High)를 기준1 이하이면 로우(Low)를 출력하는 비교기 U2A와, 외부조도와 현재광량을 비교하여 기준2 이상이면 하이를 출력하고, 기준2 이하면 로우를 출력하는 비교기(U2B)와, 상기 비교기(U2A, U2B)의 출력값에 따라서 하이 또는 로우를 결정하는 낸드게이트(U3A, U3B)와, 이 낸드게이트(U3A, U3B)의 출력값에 따라서 선택적으로 구동되는 포토모스릴레이(PR1, PR2)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은,

광량센서를 이용하여 현재광량을 감지하는 제 1단계와; 상기 감지된 현재광량이 기준1 보다 큰지 여부를 판단하여 기준1 보다 크다면 상·하향램프를 모두 턴오프 상태를 유지시키는 제 2단계와; 현재광량이 기준1 보다 작다면, 감지된 현재광량이 기준2 보다 큰지 여부를 판단하여 기준2 보다 크면 하향램프를 턴온시키는 제 3단계와; 감지된 현재광량이 기준2 보다 작으면 상향램프를 턴온시키는 제 4단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구 체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어장치의 구성을 나타낸 블록도로서, 램프자동제어장치는 전동차 외부의 빛을 감지하는 광량센서(10)와, 광량센서(10)로부터 전달된 현재광량과 기준광량을 비교하여 램프를 제어하는 신호를 발생하는 로직회로(12)와, 로직회로(12)로부터 입력되는 신호에 따라 제어신호를 출력하는 출력회로(14)와, 안정된 전원을 공급하기 위한 전원회로(16)를 포함하여 구성된다.

이러한 구성을 토대로 램프자동제어장치의 메인 동작흐름을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어방법의 동작흐름을 설명하기 위한 순서도로서, 램프자동제어장치의 광량센서를 통해서 광량을 감지하는 제 1 단계(S110)를 수행한다.

그리고, 감지된 현재광량이 기준1 보다 큰지 여부를 판단하는 데(S120), 현재광량이 기준1 보다 크다면 상·하향램프를 모두 턴오프 상태를 유지시킨다(S130).

한편, 제 2 단계(S120)에서 현재광량이 기준1 보다 작다면, 감지된 현재광량 이 기준2 보다 큰지 여부를 판단하는 데(S140), 기준2 보다 크면 하향램프를 턴온시키고(S150), 감지된 현재광량이 기준2 보다 작으면 상향램프를 턴온시킨 다음(S160), 본 루프를 종료한다.

상술한 구성 및 작동상태를 구현하기 위한 구체적인 회로를 예시하여 구체적으로 살펴보고자 한다.

《실시예》

실시예는 상술한 기능을 구현하기 위한 구체적인 회로구성을 나타낸 것으로, 기준1을 100럭스(Lux), 기준2를 40럭스(Lux)로 설정하고, 램프가 전동차의 전조등인 경우로 가정하여 회로를 구성하였으며, 본 발명의 특징이 아닌 통상적인 회로부분에 대해서는 설명을 생략하거나 약술하도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어장치의 주요 회로구성을 나타낸 회로도로서, 대략 직류전원 100V가 인가되어 강압된 직류전원 15V가 출력되는 전원회로부(300)와, 램프를 턴온 또는 턴오프시키기 위한 출력회로부(310)와, 현재 광량에 따라 상향 또는 하향을 선택하기 위한 로직회로부(320)로 크게 나뉜다.

로직회로부(320)를 좀더 자세히 살펴보면, 외부조도에 따라서 저항값이 변하는 광도전소자(CDS)에 직류전원 15V의 전압을 인가하여 현재 조도값에 대응된 전압을 제2비교기(U2B)로 입력한다. 이때, 외부조도가 낮아지면 광도전소자(CDS)의 저항값이 커져서 제2비교기(U2B)로 입력되는 전압값이 낮아지고, 외부조도가 높아지면 광도전소자(CDS)의 저항값이 작아져서 제2비교기(U2B)로 입력되는 전압값이 높아지게 된다.

저항(R4)와 콘덴서(C6)을 구비하여 순시변동을 제한하여 시정수를 줄 수 있도록 한 것으로, 예컨대 순시급변에 대해서 약 0.05초의 지연시간을 줄 수 있다.

저항(R5, R6), 제2가변저항(VR2), 콘덴서(C7)을 구비하여 기준1 즉, 100럭스를 조정할 수 있도록 하고, 저항(R7, R8), 제3가변저항(VR3), 콘덴서(C8)을 구비하여 기준2 즉, 60럭스를 조정할 수 있도록 한다.

제1비교기(U2A)에서는 외부조도와 현재광량을 비교하여 100럭스 이상이면 하이(High)를, 100럭스 이하이면 로우(Low)를 출력하고, 제2비교기(U2B)에서는 외부조도와 현재광량을 비교하여 60럭스 이상이면 하이를 출력하고, 60럭스 이하면 로우를 출력한다. 이를 입력받은 낸드게이트(U3A, U3B)에서는 제1 및 제2비교기(U2A, U2B)의 출력값에 따라서 하이 또는 로우를 결정한다.

낸드게이트(U3A, U3B)의 출력값에 따라 포토모스릴레이(PR1) 또는 포토모스릴레이(PR2)를 선택적으로 구동시킴으로써 상향 또는 하향을 결정한다.

따라서, 표 1에 나타낸 바와 같이, 제1,2비교기(U2A, U2B)의 출력에 따라서 낸드게이트(U3A, U3B)의 출력이 결정되어 상향램프 또는 하향램프가 선택된다.

조도(Lux)	U2A 출력	U2B 출력	U3A, U3B 출력
100 이상	L	L	L
100~60	H	L	L
60이하	H	H	H
60~100	H	H	H

여기에서, H : High, L : Low를 나타낸다.

출력회로부(310)를 살펴보면, 저항(Rl6, Rl7), 파워 모스(M1, M2)를 구비하여 파워 모스(Ml)에 의해 직류램프인 우측상향램프(RT)를 온/오프시키고, 파워 모스(M2)에 의해 우측하향램프(RB)를 온/오프시키며, 직류 100V 램프인 우측상향램프(RT) 및 우측하향램프(RB)의 돌입전류를 제한하기 위한 초코코일(L1, L2)를 추가시키고, 파워릴레이(LS1)을 구비하여 교류램프인 좌측상향램프(LT), 좌측하향램프 (LB)를 온/오프시킨다.

여기에서, 램프가 상술한 바와 같이 전조등이 아니라 실내등인 경우에는 도 3에서 광도전소자(CDS), 제2,3가변저항(VR2, VR3), 제1,2비교기(U2A, U2B), 낸드게이트(U3A, U3B, U3C) 부분의 회로만으로 구성하면 실내등의 자동제어가 가능해진다. 즉, 조도에 따른 실내등의 자동 온/오프가 전동차 실내에서 구현되는 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어장치 및 이를 이용한 자동제어방법에 따르면 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 설치공간의 제약을 덜어주는 작은 크기로 제어박스를 설계할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 램프부하의 초기 도입전류를 제한함으로서 안정된 온오프가 가능해지는 장점이 있다

셋째, 전조등뿐만 아니라, 실내등의 여러 가지 조명제어 응용이 가능해지는 장점이 있다.

넷째, 전동차의 램프를 현재광량에 따라서 자동으로 제어해주는 편의성을 제공한다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (6)

1. 전동차의 광량을 감지하는 광량센서(10);

   상기 광량센서로부터 감지된 광량을 미리 설정된 기준치와 비교하고, 비교결과에 따라 소정의 램프를 선택하기 위한 로직회로부(12);

   상기 로직회로부의 출력값에 따라 전동차에 설치된 램프를 턴온 또는 턴오프하는 출력회로부(14)를 포함하고,

   상기 로직회로부(12)는 외부조도와 현재광량을 비교하여 기준1 이상이면 하이(High)를 기준1 이하이면 로우(Low)를 출력하는 제1비교기(U2A)와, 외부조도와 현재광량을 비교하여 기준2 이상이면 하이를 출력하고, 기준2 이하면 로우를 출력하는 제2비교기(U2B)와, 상기 제1,2비교기(U2A, U2B)의 출력값에 따라서 하이 또는 로우를 결정하는 낸드게이트(U3A, U3B)와, 이 낸드게이트(U3A, U3B)의 출력값에 따라서 선택적으로 구동되는 포토모스릴레이(PR1, PR2)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 출력회로부는,

   저항(Rl6, Rl7), 파워 모스(M1, M2)를 구비하여 상기 파워 모스(M1)에 의해 직류램프인 우측상향램프(RT)를 온/오프시키고, 상기 파워 모스(M2)에 의해 우측하향램프(RB)를 온/오프시키며, 직류 100V 램프인 우측상향램프(RT) 및 우측하향램프(RB)의 돌입전류를 제한하기 위한 초코코일(L1, L2)를 추가시키고, 파워릴레이 (LS1)을 구비하여 교류 램프인 좌측상향램프(LT), 좌측하향램프(LB)를 온/오프시키는 것을 특징으로 하는 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제1비교기(U2A) 및 제2비교기(U2B)의 전단에는 제2가변저항(VR2) 및 제 3가변저항(VR3)을 포함하도록 구성하고, 상기 제1비교기(U2A) 및 제2비교기(U2B)에서 비교하는 기준치를 변경 가능하도륵 한 것을 특징으로 하는 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 기준1은,

   100럭스이고,

   상기 기준2는,

   40럭스인 것을 특징으로 하는 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어장치.
5. 제 1 항의 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어방법에 있어서;

   광량센서를 이용하여 현재광량을 감지하는 제 1단계와;

   상기 감지된 현재광량이 기준1 보다 큰지 여부를 판단하여 기준1 보다 크다면 상·하향램프를 모두 턴오프 상태를 유지시키는 제 2단계와;

   현재광량이 기준1 보다 작다면, 감지된 현재광량이 기준2 보다 큰지 여부를 판단하여 기준2 보다 크면 하향램프를 턴온시키는 제 3단계와;

   감지된 현재광량이 기준2 보다 작으면 상향램프를 턴온시키는 제 4단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광량센서를 이용한 전동차의 램프 자동제어방법.
6. 삭제

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