KR100981016B1 - 태양전지를 이용한 도로 표지병의 점등제어장치 - Google Patents

태양전지를 이용한 도로 표지병의 점등제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양전지를 이용한 도로 표지병에 있어서, 광 센서부의 감지에 따라 배터리충전부의 충전전압이 소정전압 이하로 저하되지 않도록 차단하여 충전용 배터리의 사용시간을 연장시키고, 또한 설치 전의 전류소모를 줄이기 위하여 자석과 리드스위치를 장착하여 충전용 배터리의 누설전류를 차단하여 제품의 품질향상 및 경제성을 도모하기 위한 태양전지를 이용한 도로 표지병의 점등제어장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 태양전지로부터 공급되는 전류를 충전시키는 배터리충전부와; 상기 태양전지를 통한 빛을 감지하는 광 센서부와; 상기 배터리충전부의 충전전압이 소정전압레벨 이하로 저하되지 않도록 전원공급을 차단하는 전원공급 차단부와; 상기 광 센서부로부터 입력되는 전압을 소정 전압레벨로 승압시키는 직류전압 승압부와; 상기 직류전압 승압부로부터 승압된 직류전압을 공급받아 일정 주파수의 구형파를 생성하여 후단의 LED 구동부의 동작 시간을 제어하는 발진부와; 상기 발진부의 출력신호에 따라 다수개의 발광다이오드로 구성된 LED 발광부를 점멸 동작시키는 LED 구동부를 포함하여 구성된 것이다.
광 센서부, 전원공급 차단부, 직류전압 승압부, 발진부, LED 구동부

Description

태양전지를 이용한 도로 표지병의 점등제어장치{control circuit of road stud using solar cell}
본 발명은 태양전지를 이용한 도로 표지병의 점등제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도로 표지병이 도로위로 돌출되지 않고 도로와 평면을 이루도록 지면에 매입하여, 제설작업 시 도로표지병이 제설차의 스크레이퍼에 부딪쳐서 파손되는 것을 방지하고, 또한 롤러나 자전거 또는 보행자가 도로표지병에 걸려서 넘어지는 것을 방지할 수 있도록 한 매입형 태양전지를 이용한 도로표지병에 있어서, 광 센서부의 감지에 따라 배터리충전부의 충전전압이 소정전압 이하로 저하되지 않도록 차단하여 충전용 배터리의 사용시간을 연장시키고, 또한 설치 전의 전류소모를 줄이기 위하여 자석과 리드스위치를 장착하여 충전용 배터리의 누설전류를 차단하여 제품의 품질향상 및 경제성을 도모하기 위한 태양전지를 이용한 도로 표지병의 점등제어장치에 관한 것이다.
주지와 같이, 도로교통 안전용 도로표지병은 도로의 중앙선, 길 가장자리선, 분기되는 도로의 안전지대, 공원이나 산책로 등의 보도경계선 등에 설치되어 야간 혹은 우천 시 차량 운전자와 보행자가 차선 선형을 명확히 구분할 수 있도록 시선 을 유도하고, 또한 도로표지병은 횡단보도의 전방 및 과속방지 구간에 설치되어 차량의 안전운행을 도모할 수 있도록 서행운전을 유도한다.
이와 같은 도로 표지병의 명확한 식별력을 제공하기 위하여 전기와 함께 태양에 의한 충전지를 이용한 태양전지(solar cell)형의 도로 표지병이 제안된 바 있다.
그러나, 이러한 태양전지(solar cell)형의 도로 표지병은 상기 전지로 공급되는 전원으로 발광다이오드를 점멸시켜 빠르고 연속적이며 불 밝기가 선명하여 집중력을 가지도록 한 점멸로 인하여 운전자가 시야의 혼란이 가중되어 혼동을 일으킴으로서 찻길 표시선을 쉽게 식별할 수 없을 뿐 아니라 안전주행에 큰 효과를 발휘할 수 없었다.
더욱이, 광 센서부의 감지에 따라 배터리충전부의 전압을 소정전압 이하로 저하되지 않도록 차단하여 충전용 배터리의 사용시간을 연장시키고, 또한 설치 전의 전류소모를 줄이기 위하여 자석과 리드스위치를 장착하여 충전용 배터리의 누설전류를 차단하는 점등제어장치가 구비되어 있지 않으므로 제품의 품질 저하 및 비 경제적인 문제점이 있었다.
따라서 ,본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 도로 표지병이 도로위로 돌출되지 않고 도로와 평면을 이루도록 지면에 매입하여 차량이 밟고 지나갈 때 충격이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하고, 또한 눈 이 많이 내리는 적설지역에 설치할 경우 제설작업 시 도로표지병이 제설차의 스크레이퍼에 부딪쳐서 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있도록 하며, 그리고 공원,산책로, 횡단보도 등의 보도경계선에 설치할 경우 롤러나 자전거 또는 보행자가 도로표지병에 걸려서 넘어지는 것을 방지할 수 있도록 한 매입형 태양전지를 이용한 도로표지병에 있어서, 광 센서부의 감지에 따라 배터리충전부의 전압을 소정전압 이하로 저하되지 않도록 차단하여 충전용 배터리의 사용시간을 연장시키고, 또한 설치 전의 전류소모를 줄이기 위하여 자석과 리드스위치를 장착하여 충전용 배터리의 누설전류를 차단하여 제품의 품질향상 및 경제성을 도모하기 위한 태양전지를 이용한 도로 표지병의 점등제어장치를 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 도로 표지병의 점등제어장치는, 태양전지를 이용한 도로 표지병에 있어서, 상기 태양전지로부터 공급되는 전류를 충전시키는 배터리충전부와; 상기 태양전지를 통한 빛을 감지하는 광 센서부와; 상기 배터리충전부의 충전전압이 소정전압레벨 이하로 저하되지 않도록 전원공급을 차단하는 전원공급 차단부와; 상기 광 센서부로부터 입력되는 전압을 소정 전압레벨로 승압시키는 직류전압 승압부와; 상기 직류전압 승압부로부터 승압된 직류전압을 공급받아 일정 주파수의 구형파를 생성하여 후단의 LED 구동부의 동작 시간을 제어하는 발진부와; 상기 발진부의 출력신호에 따라 다수개의 발광다이오드로 구성된 LED 발광부를 점멸 동작시키는 LED 구동부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배터리충전부는 리드 스위치에 자석을 장착하여 빛이 없이 보관 시에 누설전류가 흐르지 않도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전원공급 차단부는 전압 검출기, 트랜지스터 및 전계효과 트랜지스터의 연결 구성으로 이루어져 소정전압 레벨 이하로 방전되는 것을 차단함을 특징으로 한다.
또한, 상기 전원공급 차단부에서 차단하는 소정전압 레벨은 1V인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 직류전압 승압부에서 승압되는 소정전압 레벨은 3.5V인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 도로 표지병의 점등제어장치는 광 센서부의 감지에 따라 배터리충전부의 전압을 소정전압 이하로 저하되지 않도록 차단하여 충전용 배터리의 사용시간을 연장시킬 수 있다.
또한, 설치 전의 전류소모를 줄이기 위하여 자석과 리드스위치를 장착하여 충전용 배터리의 누설전류를 차단하여 제품의 품질향상 및 경제성을 도모할 수 있다.
본 발명을 첨부된 실시 예의 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 관련된 태양전지를 이용한 도로 표지병의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 관련된 태양전지를 이용한 도로 표지병의 설치상태도이며, 도 3은 도1의 분해사시도를 나타낸 것으로서, 도1 내지 도3에 도시한 바와 같이 설치홈(11)과 오링홈(12) 및 양측 매입홈(13)을 형성하여 도로지면(1)에 완전히 매입되는 베이스(10)와; 상기 베이스(10)의 설치홈(11)에 내장되어 LED홀더(21)를 형성하는 셀케이스(20)와; 상기 셀케이스(20)의 상부에 장착되는 태양전지(30)와; 상기 셀케이스(30)의 하부에 내장되는 PCB기판 및 축전지(도시 생략됨)와; 상기 LED홀더(21)에 경사지게 설치되는 다수개의 LED(40)와; 상기 베이스(10)의 오링홈(12)에 끼워지는 밀봉용 오링(50)과; 상기 설치홈(11)의 상부에 끼워져 LED(40)와 마주하는 경사면으로 이루어진 확산공간(도시 생략됨)을 구비하는 반사경(60)과; 상기 베이스(10)의 상부에 다수의 볼트(2)로 체결되어 도로지면(1)과 평면을 이루도록 매입되는 고정링(70)으로 구성된 것이다.
여기서, 매입형 태양전지를 이용한 도로표지병의 본체를 구성하는 베이스(10)의 상부 중앙에는 상기와 같이 셀케이스(20)를 수용하는 설치홈(11)이 형성되고, 베이스(10)의 상부 가장자리에는 밀봉용 오링(50)이 끼워지는 오링홈(12)이 형성되며, 베이스(10)의 양측에는 베이스(10)를 도로지면(1)에 한층 더 견고하게 매입시킬 수 있도록 매입홈(13)이 각각 형성되고 외주연에는 다수개의 돌출부(15)가 형성된다.
상기 매입홈(13)은 도로표지병을 도로에 매입할 시에 매입홈(13)에 접착제 등의 충진물이 들어가게 되어 도로와 견고하게 부착, 매립되므로 도로에 설치한 도로표지병이 도로에서 이탈하지 않도록 견고하게 도로에 설치되게 되는 것이다.
또 상기 베이스(10)의 외주연에 만들어진 돌출부(15)는 도로표지병을 도로에 시설할 시에 도로에 구멍을 형성하게 되는데, 도로에 형성된 구멍을 도로표지병의 직경보다 조금 크게 뚫게 되는데 도로표지병을 구멍에 넣을시에 돌출부(15)가 걸림턱의 기능을 하게되므로 도로표지병과 도로의 수평되게 에폭시로 용이하게 고정 할 수 있어 도로표지병을 도로에 시설하기가 편리하게 된다.
상기 베이스(10)의 설치홈(11)에 내장되는 셀케이스(20)에는 다수개의 LED(40)를 경사지게 지지하는 LED홀더(21)가 구비된다. 이때, 상기 셀케이스(20)의 상부에는 태양전지(30)가 장착되고, 상기 셀케이스(20)의 하부에는 도시 생략된 PCB기판과 축전지가 내장된다.
상기 태양전지(30)는 셀케이스(20)의 상부에 장착되며, 태양빛을 흡수하여 전기적신호로 변환시킨다.
상기 PCB기판은 셀케이스(30)의 하부에 내장되는 것으로, 이러한 PCB기판에는 주위가 밝으면 꺼지고 주위가 어두우면 점등되는 LED(40)가 장착된다. 이때, 상기 태양전지(30) 및 축전지와 LED(40)는 서로 전기적으로 연결된다.
상기 축전지는 LED(40)가 점등될 수 있도록 태양전지(30)로부터 전류를 공급받아 충전시킨다.
상기 LED(40)는 LED홀더(21)에 경사지게 다수개가 설치되고, 반사경(60)의 확산공간으로 빛을 발산시킨다.
상기 오링(70)은 베이스(10)의 오링홈(12)에 끼워지는 것으로, 이러한 오링(70)은 설치홈(11)의 내부로 습기가 유입되는 것을 차단한다.
상기 반사경(60)은 설치홈(11)의 상부에 끼워져 밀봉용 오링(50)으로 밀봉되고, 투명 합성수지로 이루어지며, 반사경(60)의 하부에는 LED(60)와 마주하는 경사면으로 이루어진 확산공간(도시 생략됨)이 구비된다.
또한 상기 반사경(60)의 상면에는 다수의 스크래치방지용 돌기(62)가 적정간격을 두고 배열 형성되고, 상기 확산공간의 경사면에는 요철이 형성된다. 이때, 상기 돌기(62)들은 차량이 반사경(60)을 밟고 지나갈 때 반사경(60)의 표면에 스크래치가 생기는 것을 방지하는 역할을 수행하는 것으로, 만일 반사경(60)의 표면에 스크래치가 생기면 반사경(60)의 표면은 불투명으로 변형되어 태양전지(30)가 태양빛을 흡수하기 어렵게 된다.
상기 고정링(70)은 베이스(10)의 상부에 다수개의 볼트(2)로 체결되어 반사경(60)을 고정시키기 위한 것으로, 도 2와 같이 도로위로 돌출되지 않도록 도로지면(1)과 평면을 이루도록 매입된다. 이때, 상기 고정링(90)과 베이스(10)에는 다수의 볼트(2)를 체결할 수 있도록 적정 간격을 두고 다수의 볼트공 및 볼트홈이 각각 형성된다.
상기 고정링(70)을 볼트(2), 베이스(10)에 체결함으로써 베이스(10)의 설치홈(11)에 설치한 셀케이스(20), 태양전지(30), PCB기판 및 축전지 등이 불량이 있는 경우에 도로표지병을 도로에서 이탈시키지 않고 볼트(2)를 풀고, 수리 및 교환이 용이하게 할 수 있는 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 태양전지를 h이용한 도로 표지병의 점등제어장치의 블록구성도를 나타낸 것으로서, 도 4와 같이 태양전지(30)로부터 공급되는 전류를 충전시키는 배터리충전부(100)와; 상기 태양전지(30)를 통한 빛을 감지하는 광 센서부(110)와; 상기 배터리충전부(100)의 충전전압이 소정전압레벨 이하로 저하되지 않도록 전원공급을 차단하는 전원공급 차단부(120)와; 상기 광 센서부(110)로부터 입력되는 전압을 소정 직류레벨로 승압시키는 직류전압 승압부(130)와; 상기 직류전압 승압부(130)로부터 승압된 직류전압을 공급받아 일정 주파수의 구형파를 생성하여 후단의 LED 구동부(150)의 동작 시간을 제어하는 발진부(140)와; 상기 발진부(140)의 출력신호에 따라 다수개의 발광다이오드(LED1~LED4)(도3의 40에 해당함)로 구성된 LED 발광부(160)를 점멸 동작시키는 LED 구동부(150)로 구성된 것이다.
또한, 상기 배터리충전부(100)는 도5에 도시한 바와 같이 리드 스위치(SW1)에 자석(M)을 장착하여 빛이 없이 보관 시에 누설전류가 흐르지 않도록 구성된 것이다.
또한, 상기 전원공급 차단부(120)는 전압 검출기(121), 트랜지스터(Q6) 및 전계효과 트랜지스터(FET)(Q5)의 연결 구성으로 이루어져 소정전압 레벨 이하로 방전되는 것을 차단한다.
또한, 상기 전원공급 차단부(120)에서 차단하는 소정전압 레벨은 1V 이다.
또한, 상기 직류전압 승압부(130)에서 승압되는 소정 직류레벨은 3.5V 이다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 도로 표지병의 점등제어장치의 동작을 도5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 주간에 태양전지(30)에 빛이 들어오면 발생되는 전압에 의해 배터리충전부(100) 내의 순방향다이오드(D1)가 도통되어 충전용배터리(BT1)가 충전되는 동시 에 광 센서부(110) 내의 트랜지스터(Q1)의 베이스측에는 저항(R1)을 통하여 하이(H)전압이 가해져 트랜지스터(Q1)는 턴, 오프 상태가 된다.
상기 트랜지스터(Q1)가 턴, 오프 상태이면, 직류전압 승압부(130)내의 직류/직류 컨버터(131)의 인에이블단자(CE)에 전압이 가해지지 못하므로 직류/직류 컨버터(131)의 출력단자(Vout)에는 승압된 전압(Vdc)이 출력되지 못하므로 비안정 멀티바이브레이터(astable multivibrator)로 구성된 발진부(140)와 LED 구동부(150)에도 전압(Vdc)이 공급되지 못하여 다수개의 발광다이오드(LED1~LED4)로 구성된 LED 발광부(160)의 LED1~LED4는 점등되지 못한다.
한편, 야간에는 태양전지(30)에 빛이 들어오지 못하여 태양전지(30)에 전압이 발생되지 못하므로 광 센서부(110) 내의 트랜지스터(Q1)의 베이스 측에는 저항(R1)을 통하여 로우(L)전압이 가해져 트랜지스터(Q1)는 턴, 온상태가 된다.
상기 트랜지스터(Q1)가 턴, 온 상태이면, 주간에 충전용배터리(BT1)에 충전된 전압(1.2V)이 리드스위치(SW1) 및 트랜지스터(Q1)를 통하여 직류전압 승압부(130)내의 직류/직류 컨버터(131)의 인에이블단자(CE)에 전압이 가해지므로 직류/직류 컨버터(131)의 출력단자(Vout)에는 3.5V로 승압된 전압(Vdc)이 출력되므로 이에 따라 비안정 멀티바이브레이터로 구성된 발진부(140)가 정상적으로 발진동작을 하여 LED 구동부(150) 내의 트랜지스터(Q4)가 반복적으로 온, 오프 되므로 이에 따라 LED 발광부(160) 내의 다수개의 발광다이오드(LED1~LED4)가 점멸 동작 상태가 된다.
또한, 상기한 배터리충전부(100)는 리드스위치(SW1)와 자석(M)을 장착하여 빛이 없이 보관 시에는 누설전류가 흐르지 않도록 자석(M)의 인력을 이용하여 리드스위치(SW1)를 온 시켜 트랜지스터(Q1)의 베이스에 역 바이어스가 걸려 턴, 오프 상태가 되도록 함으로서 직류전압 승압부(130)내의 직류/직류 컨버터(131)의 인에이블단자(CE)에 전압이 가해지지 못하도록 한 것이다.
또한, 전원공급 차단부(120)는 전압 검출기(121), 트랜지스터(Q6) 및 전계효과 트랜지스터(FET)(Q5)의 연결 구성으로 이루어져 충전용배터리(BT1)의 충전 전압이 소정전압(1V) 이상이 되면 전압 검출기(121)의 출력단자(Vout)에 하이(H)전압이 발생하여 트랜지스터(Q6)를 온 시키게 되므로 이로 인해 FET(Q5)의 게이트측에 순방향 바이어스가 걸려 FET(Q5)의 소오스와 드레인 간에 전류가 흘러 FET(Q5)가 턴,온 상태가 되므로 직류/직류 컨버터(131)에 공급 전압이 가해지도록 한다.
만일 충전용배터리(BT1)의 충전 전압이 소정전압(1V) 이하로 강하되면 전압 검출기(121)의 출력단자(Vout)에 전압이 발생하지 않아 트랜지스터(Q6)를 오프 시키게 되므로 이로 인해 FET(Q5)의 게이트측에 역방향 바이어스가 걸려 FET(Q5)의 소오스와 드레인 간에 전류가 흐르지 못하므로 충전용배터리(BT1)의 충전 전압이 소정전압(1V) 이하로 더 이상 강하되지 않도록 한 것이다.
즉, 본 발명에 의하면 충전용배터리(BT1)에 의해 충전된 1.2V 저전압을 직류/직류 컨버터(131)에 의해 3.5V로 승압하여 저 전류로서 효율성이 높게 나타남을 알 수 있고, 또한 전압 검출기(121)에 의해 충전용배터리(BT1)의 충전 전압이 소정전압(1V)이하로 더 이상 강하되지 않도록 함으로서 충전용배터리의 수명을 연장시켜 제품을 오래 사용할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 시험 예로서, 사용시간은 1회 충전에 주, 야간 연속(24시간), 5일 이상 사용이 가능하며, 야간에만 사용 시에는 12시간, 11일 이상 사용이 가능함을 알 수 있다.
도 1은 본 발명에 관련된 태양전지를 이용한 도로 표지병의 사시도.
도 2는 본 발명에 관련된 태양전지를 이용한 도로 표지병의 설치상태도.
도 3은 본 발명에 관련된 태양전지를 이용한 도로 표지병의 분해사시도.
도 4는 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 도로 표지병의 점등제어장치의 블록구성도.
도 5는 도 4의 상세회로도.
*도면의 주요부분에 대한 부호설명*
30: 태양전지(솔라셀) 40,LED1~LED4:발광다이오드(LED) 100: 배터리충전부 110: 광 센서부
120: 전원공급 차단부 121: 전압 검출기
130: 직류전압 승압부 140: 발진부
150: LED 구동부 160: LED 발광부

Claims (5)

  1. 태양전지를 이용한 도로 표지병에 있어서,
    상기 태양전지(30)로부터 공급되는 전류를 충전시키는 배터리충전부(100)와; 상기 태양전지(30)를 통한 빛을 감지하는 광 센서부(110)와; 상기 배터리충전부(100)의 충전전압이 소정전압레벨 이하로 저하되지 않도록 전원공급을 차단하는 전원공급 차단부(120)와; 상기 광 센서부(110)로부터 입력되는 전압을 소정 전압레벨로 승압시키는 직류전압 승압부(130)와; 상기 직류전압 승압부(130)로부터 승압된 직류전압을 공급받아 일정 주파수의 구형파를 생성하여 후단의 LED 구동부(150)의 동작 시간을 제어하는 발진부(140)와; 상기 발진부(140)의 출력신호에 따라 다수개의 발광다이오드(LED1~LED4)로 구성된 LED 발광부(160)를 점멸 동작시키는 LED 구동부(150)를 포함하여 구성된 태양전지를 이용한 도로 표지병의 점등제어장치에 있어서,
    상기 배터리충전부(100)는 리드 스위치(SW1)에 자석(M)을 장착하여 빛이 없이 보관 시에 누설전류가 흐르지 않도록 구성되고,
    상기 전원공급 차단부(120)는 전압 검출기(121), 트랜지스터(Q6) 및 전계효과 트랜지스터(FET)(Q5)의 연결 구성으로 이루어져 소정전압 레벨 이하로 방전되는 것을 차단함을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 도로 표지병의 점등제어장치.
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