KR100910391B1 - 바람 감지 센서 - Google Patents

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Abstract

바람 감지 센서가 개시된다. 바람을 감지하는 바람 감지 센서에 있어서, 상기 바람의 방향을 측정하여 풍향 정보로 출력하는 풍향 감지부 상기 바람의 속도를 측정하여 풍속 정보로 출력하는 풍속 감지부 상기 바람 감지 센서의 진북(眞北)방향을 나타내는 진북 정보를 감지하는 진북 감지부 및 상기 진북 정보에 상응하도록 상기 풍향 정보 및 상기 풍속 정보를 보정하여 보정 풍향 정보 및 보정 풍속 정보로 출력하는 제어부를 포함하는 바람 감지 센서는 진북 및 수평 방향을 감지하고 이를 통하여, 정확하게 풍향 또는 풍속을 감지할 수 있다.
풍향, 풍속, 진북, 센서

Description

바람 감지 센서{Wind detecting sensor}
본 발명은 바람의 풍향 또는 풍속을 측정하는 바람 감지 센서에 관한 것이다.
바람 감지 센서는 풍향계와 풍속계를 포함하는 센서로서, 일반적으로 풍향과 풍속을 동시에 특정하여 기상 관측의 자료로 활용된다.
풍향계(風向計)는 옥상 등에 설치하여 바람이 불어오는 방향을 측정하는 도구로서, 풍신기(風信器)라고도 하고 간풍기(看風機)라고도 하며, 바람이 불어오는 방향으로 수탉의 머리를 향하도록 하고, 수탉머리 양단의 바람이 닿는 부분이 불균형하게 만들어져 있어 서양에서는 웨더콕(weathercock)이라고 한다. 이와같은 풍향계는 기상측기 중에서 가장 간단한 것으로 1매의 풍판(風板)을 수직으로 축 주위를 회전할 수 있도록 구성되며, 완전한 기능을 발휘할 수 있도록 마찰을 최소한으로 감소할 수 있는 축받이 위에 설치된다. 풍향을 측정하는 측기로는 복엽 풍향계(複葉風向計)와 셀신형 풍향계가 있으며, 이중, 복엽 풍향계는 풍판이 2매이며, 회전축에 방위반(方位盤)을 직접 부착하여 풍향을 관측하게 되어 있으며, 셀신형 풍향 계는 셀신모터에 의한 전자회로를 이용하여 원격(遠隔)관측과 자동기록이 가능하도록 되어 있다.
또한, 풍속계는 바람의 세기를 측정하는 도구로서 풍력계(風力計)라고도 하며, 측정 목적에 따라서 분류하면 평균(平均)풍속계와 순간(瞬間)풍속계로 나누고, 측정원리에 따라서는 풍압을 측정하여 풍속을 구하게 되어 풍압계라고도 불리우는 풍압형 풍속계와, 풍배(風杯)나 프로펠러가 바람에 의해서 회전할 때 회전속도가 풍속에 비례하는 것을 이용한 것으로 현재 대부분의 기상관측에 사용되는 회전형 풍속계와, 가열된 물체에 바람이 닿으면 그 물체는 냉각되는데 이때 냉각의 정도를 측정하여 풍속을 구하는 열선풍속계(熱線風速計) 등으로 분류하게 된다. 이러한 풍속계는 약한 풍속도 측정할 수 있어야 하고, 풍속과 기록값은 가능한 한 직선적인 관계가 있어야 하며, 변동하는 풍속에 잘 따라야 한다. 또 기류의 요란에 의해서도 기록값에 영향을 미치지 않아야 하며, 기상관측에서 풍속계의 설치는 지형이나 건물 등의 영향을 받지 않는 지점을 선정하는 것이 중요하다.
종래 바람 감지 센서는 기상관측장비 타워의 상층(약10m쯤)에 센서를 고정하기 위한 크로스 암을 설치하고, 수평자를 이용하여 크로스 암의 수평을 맞추고, 나침반을 이용하여 크로스 암이 (북과 남을 향하도록) 위치 조정을 한 후, 바람감지 센서를 크로스 암의 양 옆에 설치하는 과정을 통하여 설치 되었다.
그러나, 이와 같은 과정을 통하여 바람 감지 센서를 설치하는 경우, 타워의 상층에 사람이 올라가서 직접설치 하므로 위험하고 작업하기가 어려웠다. 또한, 수평자를 이용하여 사람이 눈으로 보며 설치 하다 보니 정확한 수평을 맞출 수가 없 고 수평자가 아날로그형식으로 이루어져 있어 오차를 보정하기 어려웠다. 또한, 나침반을 이용하여 사람이 눈으로 보며 설치하다 보니 정확한 진북을 찾을 수 없다는 단점이 있었다.
이와 같이, 정확한 수평을 맞추어 바람 감지 센서를 설치 하지 못하는 경우, 풍향 밴(vane)이 바람 감지 센서가 기울어 진 쪽으로 향하게 되고, 풍속 컵(cup)이 기울어진 쪽에서 바람을 더 받아야 회전하기 때문에 값이 부정확해지게 된다. 결국, 바람 감지 센서가 정확히 수평을 맞추어 설치 되지 않는 경우, 풍향 및 풍속 측정값의 오차가 커지게 된다.
본 발명의 목적은 진북 및 수평 방향을 센서를 통하여 감지하여, 정확한 풍향 또는 풍속 정보를 얻을 수 있는 바람 감지 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 바람을 감지하는 바람 감지 센서에 있어서, 상기 바람의 방향을 측정하여 풍향 정보로 출력하는 풍향 감지부 상기 바람의 속도를 측정하여 풍속 정보로 출력하는 풍속 감지부 상기 바람 감지 센서의 진북(眞北)방향을 나타내는 진북 정보를 감지하는 진북 감지부 및 상기 진북 정보에 상응하도록 상기 풍향 정보 및 상기 풍속 정보를 보정하여 보정 풍향 정보 및 보정 풍속 정보로 출력하는 제어부를 포함하는 바람 감지 센서가 제공된다.
여기서 상기 진북 감지부는, 지자기 센서 또는 자이로 센서 중 어느 하나일 수 있으며, 상기 진북 정보는, 상기 진북(眞北)방향을 기준으로 하는 수평 방향 정보를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보정 풍향 정보, 상기 보정 풍속 정보 및 상기 진북 정보 중 적어도 어느 하나를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 바람을 감지하는 바람 감지 센서에 있어서, 상기 바람의 방향을 측정하여 풍향 정보로 출력하는 풍향 감지부 상기 바람 감지 센서의 진북(眞北)방향을 나타내는 진북 정보를 감지하는 진북 감지부 및 상기 진 북 정보에 상응하도록 상기 풍향 정보를 보정하여 보정 풍향 정보로 출력하는 제어부를 포함하는 바람 감지 센서가 제공 된다.
여기서, 상기 진북 감지부는, 지자기 센서 또는 자이로 센서 중 어느 하나일 수 있으며, 상기 진북 정보는 상기 진북(眞北)방향을 기준으로 하는 수평 방향 정보를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 바람의 속도를 측정하여 풍속 정보로 출력하는 풍속 감지부를 더 포함하거나 상기 보정 풍향 정보 및 상기 진북 정보 중 적어도 어느 하나를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 진북 및 수평 방향을 감지하고 이를 통하여, 정확하게 풍향 또는 풍속을 감지할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생 략한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 바람 감지 센서의 구성에 대하여 살펴보도록 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바람 감지 센서의 구성을 나타낸 구성도 이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍향 감지부의 구성을 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍속 감지부의 구성을 나타낸 구성도 이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 바람 감지 센서는, 풍향 감지부(110), 풍속 감지부(120), 진북 감지부(130), 제어부(140) 및 표시부(160)를 포함할 수 있다.
풍향 감지부(110)는 바람의 방향을 측정하여 풍향 정보로 출력하고, 풍속 감지부(120)는 바람의 속도를 측정하여 풍속 정보로 출력하는데, 풍향 감지부(110) 및 풍속 감지부(120)에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 상세하게 후술하도록 한다.
진북 감지부(130)는 바람 감지 센서의 진북(眞北)방향을 나타내는 진북 정보를 감지할 수 있다. 이때, 진북 정보는 바람 감지 센서의 진북 방향뿐 아니라, 바람 감지 센서의 수평 방향을 포함할 수 있으며, 이하 본 명세서 상에서 진북 정보는 상기와 같은 의미로 사용된다. 진북은 지리상의 기준에 따른, 지구의 북쪽을 말하는 것으로, 진북 방향을 알면, 진북 방향을 통하여, 수평방향까지도 알 수 있다.
본 실시예에 따르면, 진북 감지부(130)는 지자기 센서 또는 자이로 센서 중 어느 하나 일 수 있다. 그러나, 지자기 센서 또는 자이로 센서가 아니더라도 본 발명의 목적 범위 내에서 다양한 센서가 진북 감지부(130)에 포함될 수 있다.
진북 감지부(130)는 도 1에 도시된 바와 같이, 풍향 감지부(110) 및 풍속 감지부(120)의 외부에 연결된 형태로 바람 감지부에 포함될 수도 있고, 제어부(140)에 포함되어 풍향 감지부(110) 및 풍속 감지부(120)와 연결 될 수도 있다.
진북 감지부(130)에서 출력된 진북 정보는 후에 제어부에 입력되고, 제어부(130)는 이를 통하여 풍향 정보 및 풍속 정보를 보정하여 보정 풍향 정보 및 풍속 정보로 출력할 수 있다.
또한, 진북 감지부(130)에서 감지한 진북 정보를 기초로 바람 감지센서의 수평방향을 맞출 수도 있다. 진북 정보를 얻는 다면, 진북에 180도 회전한 방향이 남쪽이 되고, 이러한 진북과 남쪽을 잊는 선의 수직한 방향이 수평방향이 된다. 이와 같이, 진북 감지부(130)를 통하여, 바람 감지 센서의 수평을 정확히 맞출 수 있으므로, 종래의 바람 감지 센서를 설치할 때 아날로그 식으로 수평 방향을 맞춰 생길 수 있었던 문제점들을 보완할 수 있다. 즉, 진북 감지부(130)에서 감지하는 진북 정보는 진북 정보뿐 아니라, 진북 방향을 기준으로 하는 수평 방향에 대한 정보를 포함할 수 있다.
진북 감지부(130)를 통한 바람 감지 센서의 수평 맞춤을 위하여, 제어부(140)는 표시부(160)의 하나인 LED 등 표시기를 통하여, 바람 감지 센서의 수평이 허용 오차 안에 들었을 경우에는 녹색을 수평이 허용 오차 밖인 경우에는 적색을 표시하도록 함으로써, 바람 감지 센서의 수평 맞춤 여부를 표시하여, 바람 감지 센서의 외부에서 사용자가 수평을 맞출 수도 있다. 이외에도, 표시부(160)를 통하여 진북 감지부(130)에서 출력하는 수평 방향에 대한 정보를 관찰하면서, 바람 감지 센서의 수평을 맞출 수도 있다. 이때, 이와 같이 바람 감지 센서의 수평 맞춤 여부를 나타내는 정보를 수평 맞춤 정보라고 한다.
삭제
이와 같이, 진북 감지부(130)를 통하여, 바람 감지 센서의 수평을 맞추기 위해서, 바람 감지 센서에 설정 되어 있는 기준 북쪽과 진북 감지부(130)가 감지하는 진북정보에 포함된 진북 방향이 일치하도록 할 수 있다.
제어부(140)는 진북 감지부(130)로부터 입력된, 진북 정보에 상응하도록 풍향 정보 및 풍속 정보를 보정하여 보정 풍향 정보 및 보정 풍속 정보로 출력한다. 풍향 감지부(110) 및 풍속 감지부(120)에서 감지한 풍향 정보 및 풍속 정보는, 진북 감지부(130)를 통하여 입력된 진북 정보를 기초로 보정된다. 예를 들어, 풍향 정보의 경우 제어부(140)는 풍향 감지부(110)에서 출력된 풍향 정보를 진북 감지부(130)에서 감지한 진북 정보에 따라 보정하여, 보정된 보정 풍향 정보로 출력하게 된다. 따라서, 제어부(140)에서 출력된 보정 풍향 정보 또는 보정 풍속 정보는 진북 감지부(130)에서 감지된 진북 정보에 상응하여 보정되므로, 보다 정확한 풍향 및 풍속에 대한 정보를 제공할 수 있다.
표시부(160)는 제어부(140)에서 출력된 보정 풍향 정보, 보정 풍속 정보 및 진북 정보 중 적어도 어느 하나를 디스플레이 할 수 있다. 표시부(160)는 LCD 등과 같이, 정보를 표시하는 기능을 하는 부분을 말하는 것으로, 이때 표시부(160)에는 단순히 보정 풍향 정보 또는 보정 풍속 정보뿐 아니라, 진북 정보 및 보정 전의 풍향 정보 및 풍속 정보 등이 디스플레이 될 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 풍향 감지부의 구성에 대하여 살펴 본다.
도 2에 도시된 바와 같이, 풍향 감지부(110)는 풍향 밴(VANE)(111), 지지부(112), 풍향 PCB(113)를 포함할 수 있다. 풍향 감지부(110)의 지지부(112)의 일단에는 풍향 밴(111)이 설치되며, 풍향 감지부(110)의 타단은 풍속 감지부(120)와 연결될 수 있다. 바람이 불게 되면, 풍향 밴(111)이 바람이 부는 방향에 따라 회전하게 되고, 풍향 밴(111)이 회전한 각도를 통하여 풍향 정보를 얻을 수 있다.
풍향 PCB(113)에는 앞서 살펴본, 바람 감지 센서의 제어부(140)가 포함 될 수 있다. 풍향 PCB(113)는 정밀가공을 통하여, 수평하게 풍향 감지부(110)에 장착될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 풍향 감지부(110)에서 감지한 풍향 정보는 후에 제어부(140)로 입력되어, 진북 정보에 상응하여 보정되고, 이러한 과정을 통하여 보정 풍향 정보가 출력된다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 풍속 감지부의 구성에 대하여 살펴 본다.
도 3에 도시된 바와 같이, 풍속 감지부(120)는 풍속 컵(121), 지지부(122) 및 풍속PCB(123)을 포함할 수 있다. 풍속 감지부(120)의 지지부 일단은 풍향 감지부(110)과 연결되며, 지지부의 연장 방향과 수직한 방향으로 풍속 컵(121)이 위치한다. 풍속 컵(121)은 바람이 불게 되면, 회전하게 되고 풍속 컵(121)의 회전력을 통하여 바람의 속도를 감지할 수 있게 된다. 풍속 PCB(123)에는 앞서 살펴본, 바람 감지 센서의 제어부(140)가 포함 될 수 있다. 풍속 PCB(123)는 정밀가공을 통하여, 수평하게 풍속 감지부(120)에 장착될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 풍속 감지부(120)에서 감지한 풍속 정보는 후에 제어부(140)로 입력되어, 진북 정보에 상응하여 보정되고, 이러한 과정을 통하여 보정 풍속 정보가 출력된다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 풍향 보정 방법에 대하여 살펴보도록 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍향 보정에 대하여 나타낸 예시도 이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 바람 감지 센서의 기준 북쪽 방향과 진북 감지부인 자이로 센서가 감지한 진북 방향은 약 20도 정도 차이를 가질 수 있다. 이러한 경우, 바람 감지 센서의 풍향 감지부가 감지한 바람의 방향 즉, 풍향 정보는, 바람 감지 센서의 기준 북쪽에서 시계 방향으로 120도 회전한 위치인, 동남 30도이지만, 자이로 센서에서 감지한 진북 방향을 기준으로 하여, 보정하여 출력된 보정 풍향 정보는 진북 방향에서 100도(=120도-20도)시계 방향으로 회전한 방향인 동남 10도가 된다. 이와 같이, 진북 감지부를 통하여 진북 정보를 감지하여, 진북 정보에 상응하도록, 풍향 감지부에서 감지한 풍향 정보인 동남 30도를 보정하여, 제어부에서 출력되는 보정 풍향 정보는 동남 10도가 된다.
상기와 같은 과정을 통하여, 본 실시예에 따른 바람 감지 센서는 진북 방향을 기준으로 정확한 풍향 정보를 감지할 수 있게 된다. 또한, 전술한 바와 같이, 진북 감지부를 통하여 바람 감지 센서의 정확한 수평을 맞출 수 있게 되어, 보다 정확한 풍속 측정도 가능하다. 또한, 바람 감지부에서 감지한 진북 정보를 이용하여, 풍속 정보를 보정하여, 보다 정확한 풍속을 나타내는, 보정 풍속 정보로 출력하는 것도 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바람 감지 센서의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍향 감지부의 구성을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍속 감지부의 구성을 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍향 보정에 대하여 나타낸 예시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110: 풍향 감지부
120: 풍속 감지부
130: 진북 감지부
140: 제어부
160: 표시부

Claims (9)

  1. 지상의 고정된 위치에 설치되어 바람을 감지하는 바람 감지 센서에 있어서,
    상기 바람의 방향을 측정하여 풍향 정보로 출력하는 풍향 감지부;
    상기 바람의 속도를 측정하여 풍속 정보로 출력하는 풍속 감지부;
    상기 바람 감지 센서의 지리상의 기준에 따른 진북(眞北) 방향 정보 및 상기 진북 방향을 기준으로 하는 수평방향 정보를 포함하는 진북 정보를 감지하는 진북 감지부;
    상기 진북 방향 정보에 상응하도록 상기 풍향 정보 및 상기 풍속 정보를 보정하여 보정 풍향 정보 및 보정 풍속 정보로 출력하고, 상기 수평 방향 정보를 이용하여 상기 바람 감지 센서가 상기 지상의 고정된 위치에 수평하게 설치되었는지 여부 판단하여, 상기 바람 감지 센서가 상기 고정된 위치에 수평하게 설치되었는지 여부를 나타내는 수평 맞춤 정보로 출력하는 제어부;
    상기 보정 풍향 정보, 상기 보정 풍속 정보, 상기 진북 정보 및 상기 수평 맞춤 정보를 표시하는 표시부를 포함하는 바람 감지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진북 감지부는,
    지자기 센서 또는 자이로 센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바람 감지 센서.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 지상의 고정된 위치에서 바람을 감지하는 바람 감지 센서에 있어서,
    상기 바람의 방향을 측정하여 풍향 정보로 출력하는 풍향 감지부;
    상기 바람 감지 센서의 지리상의 기준에 따른 진북(眞北) 방향 정보 및 상기 진북 방향을 기준으로 하는 수평방향 정보를 포함하는 진북 정보를 감지하는 진북 감지부; 및
    상기 진북 정보에 상응하도록 상기 풍향 정보를 보정하여 보정 풍향 정보로 출력하고, 상기 수평 방향 정보를 이용하여 상기 바람 감지 센서가 상기 지상의 고정된 위치에 수평하게 설치되었는지 여부 판단하여, 상기 바람 감지 센서가 상기 고정된 위치에 수평하게 설치되었는지 여부를 나타내는 수평 맞춤 정보로 출력하는 제어부; 및
    상기 보정 풍향 정보, 상기 진북 정보 및 상기 수평 맞춤 정보를 표시하는 표시부를 포함하는 바람 감지 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 진북 감지부는,
    지자기 센서 또는 자이로 센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바람 감지 센서.
  7. 삭제
  8. 제7항에 있어서,
    상기 바람의 속도를 측정하여 풍속 정보로 출력하는 풍속 감지부를 더 포함하는 바람 감지 센서.
  9. 삭제
KR1020080073991A 2008-07-29 2008-07-29 바람 감지 센서 KR100910391B1 (ko)

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