KR101196402B1 - 음악 분수 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음악 분수 제어 시스템에 관한 것으로서, 재생된 음향 신호에 대응하여 모터, 노즐 및 램프를 제어함으로써 다양한 형태의 물 분사와 램프 점등을 제어함에 있어, 조도 센서로부터 전달된 조도 감지신호와 전압감지부로부터 전달된 전압 감지신호를 제어부에서 조합하여 상기 모터, 노즐 및 램프를 가변 제어함으로써 광량 변화, 배터리 잔량 등을 고려하여 주변환경에 용이하게 대응할 수 있다.

Description

음악 분수 제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING FOUNTAIN BY MUSIC}
본 발명은 음악 분수 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광의 광량 변화에 따라 음악에 연동되는 분수 및 조명을 제어하는 음악 분수 제어 시스템에 관한 것이다.
분수대는 하부 저수조에 담수된 물을 모터로 끌어들인 후, 끌어들인 물을 노즐을 통해 분사시키는 구성으로 이루어져 있다.
최근, 프로그램화된 제어 패턴에 따라 모터 및 밸브를 제어하여 다양한 방식으로 분사하는 역동적인 분수대가 설치되어 운영되고 있다. 게다가, 음악의 강약, 속도 등에 연동시켜 물 분사와 램프 점등 등을 제어하는 분수대도 설치되어 운영되고 있다. 이와 같이, 다양한 분수대가 설치 운영되고 있는데, 이들은 상용전력을 통한 제어가 이루어지고 있다.
그런데, 이들 분수대(램프 포함)는 광량이 충분한 낮시간대에는 램프 점등이 태양광에 의해 상쇄되어 실질적으로 음악 분수의 효과를 증대시키는 것에 한계가 있음에도 불구하고, 음악에 연동되어 모터(노즐) 및 램프가 항상 함께 제어되고 있다. 이는 전력낭비의 원인으로 작용한다. 또한, 음악의 강약 및 속도에 대응하여 미리 설정된 물 분사 및 램프 점등이 이루어지므로 분사의 강약, 램프 밝기의 강약 등을 주변환경에 대응하여 조절할 수 없는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 태양광 발전을 통해 자체 전원을 생산하여 시스템을 구동시키며, 태양광의 광량 변화에 대응하여 물 분사 및 램프 점등의 강약을 가변 제어할 수 있는 음악 분수 제어 시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음악 분수 제어 시스템은, 아날로그 음원 또는 디지털 음원을 재생하는 오디오 재생부와, 상기 오디오 재생부에서 출력되는 음향 신호를 증폭하는 오디오 증폭부와, 상기 오디오 증폭부에서 증폭된 음향 신호를 공간으로 출력하는 스피커와, 상기 오디오 재생부로부터 출력되는 음향 신호에 대한 주파수별 레벨을 각각 조절하는 믹서와, 상기 믹서로부터 출력되는 각 주파수별 레벨의 음향 신호로부터 소리의 기본이 되는 소리 파형을 생성하며, 상기 소리 파형을 시각화시키는 오실레이터와, 상기 오실레이터로부터 출력되는 소리 파형을 디지털화시키는 A/D 변환기와, 상기 A/D 변환기로부터 출력되는 디지털 신호에 대응하여 모터, 노즐 및 램프를 제어하는 제어신호를 각각 생성하여 출력하는 제어부와, 상기 제어부로부터 출력되는 모터제어신호에 대응하여 물이 흡입되도록 회전하는 모터와, 상기 제어부로부터 출력되는 노즐제어신호에 대응하여 물이 분출되도록 개폐하는 노즐과, 상기 제어부로부터 출력되는 램프제어신호에 대응하여 점등을 수행하는 램프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 태양광의 광량을 감지하여 상기 제어부로 조도 감지신호를 전달하는 조도 센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 조도 감지신호에 대응하여 상기 램프를 제어하는데, 상기 조도 감지신호가 설정값 이상일 경우에 상기 램프의 밝기를 약하게 제어하고, 상기 조도 감지신호가 설정값 미만일 경우에 상기 램프의 밝기를 강하게 제어한다.
또한, 상기 태양광을 이용하여 시스템에 전원을 공급하는 전원공급부를 더 포함하며, 상기 전원공급부는, 상기 태양광으로부터 전기를 생성하는 솔라셀과, 상기 솔라셀로부터 생성된 전기를 충전하는 배터리와, 상기 배터리로부터 출력된 직류전압을 교류전압으로 승압하는 승압기와, 상기 배터리의 잔량 전압을 체크하여 전압 감지신호를 상기 제어부로 전달하는 전압감지부와, 상기 전압감지부의 전압 감지신호에 따라 상기 제어부의 충전제어를 위한 스위칭을 수행하는 스위치로 이루어지고, 상기 제어부는 상기 조도 감지신호와 전압 감지신호를 조합하여 상기 모터, 노즐 및 램프를 제어하는데, 상기 조도 감지신호가 설정값 이상이면서 상기 전압 감지신호가 설정값 이상이면, 상기 램프의 밝기를 약하게 제어하고, 상기 모터의 회전과 상기 노즐의 개폐량을 조절하여 물 분사를 강하게 제어하며, 상기 조도 감지신호가 설정값 이상이면서 상기 전압 감지신호가 설정값 미만이면, 상기 램프의 밝기를 약하게 제어하고, 상기 모터의 회전과 상기 노즐의 개폐량을 조절하여 물 분사를 약하게 제어하며, 상기 조도 감지신호가 설정값 미만이면서 상기 전압 감지신호가 설정값 이상이면, 상기 램프의 밝기를 강하게 제어하고, 상기 모터의 회전과 상기 노즐의 개폐량을 조절하여 물 분사를 강하게 제어하며, 상기 조도 감지신호가 설정값 미만이면서 상기 전압 감지신호가 설정값 미만이면, 상기 램프의 밝기를 강하게 제어하고, 상기 모터의 회전과 상기 노즐의 개폐량을 조절하여 물 분사를 약하게 제어한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 음악 분수 제어 시스템은 태양광의 광량 변화에 대응하여 물 분사 및 램프 점등의 강약이 임의로 조절되므로 태양광 발전에 대응한 효율적인 가변 제어를 통해 전력 소비를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 음악 분수 제어 시스템의 구성도이다.
이하, 본 발명의 음악 분수 제어 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
여기서, 본 발명에서 설명하는 실시예는 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하에서 설명하는 실시예는 하나의 예시로서 이해되어져야 한다.
그리고, 도면의 도시에 있어 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하기로 하며, 명세서 전체를 통하여 동일한 부분에 대해서는 동일 도면 부호를 부여하기로 한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "구비" 또는 "구성"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "~부", "~기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 기억장치를 구비한 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 음악 분수 제어 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 음악 분수 제어 시스템은, 아날로그 음원 또는 디지털 음원을 재생하는 오디오 재생부(1)와, 오디오 재생부(1)에서 출력되는 음향 신호를 증폭하는 오디오 증폭부(2)와, 오디오 증폭부(2)에서 증폭된 음향 신호를 공간으로 출력하는 스피커(3)와, 오디오 재생부(1)로부터 출력되는 음향 신호에 대한 주파수별 레벨을 각각 조절하는 믹서(Mixer)(4)와, 믹서(4)로부터 출력되는 각 주파수별 레벨의 음향 신호로부터 소리의 기본이 되는 소리 파형을 생성하며 이를 시각화시키는 오실레이터(5)와, 오실레이터(5)로부터 출력되는 소리 파형을 디지털화시키는 아날로그/디지털 컨버터(A/D Converter)(6)와, A/D 컨버터(6)로부터 출력되는 디지털 신호에 대응하여 모터(8), 노즐(9) 및 램프(10)를 제어하는 제어신호를 각각 생성하여 출력하는 제어부(7)와, 제어부(7)로부터 출력되는 모터제어신호에 대응하여 물이 흡입되도록 회전하는 모터(8)와, 제어부(7)로부터 출력되는 노즐제어신호에 대응하여 물이 분출되도록 개폐를 수행하는 노즐(9)과, 제어부(7)로부터 출력되는 램프제어신호에 대응하여 점등을 수행하는 램프(10)로 구성되어 있다.
여기에, 본 발명에서는 태양광의 광량을 감지하여 제어부(7)로 전달하는 조도 센서(11)를 더 구비하고 있다. 이에 제어부(7)는 조도 센서(11)로부터 전달된 조도 감지신호에 대응하여 모터(8), 노즐(9) 및 램프(10)의 제어를 다르게 설정한다.
한편, 태양광으로부터 전기를 생성하는 솔라셀(12)과, 솔라셀(12)로부터 생성된 전기를 충전하는 배터리(13)와, 배터리(13)로부터 출력된 직류전압을 교류전압으로 승압하는 승압기(14)로 전원공급부를 구성하고 있다. 여기에, 배터리(13)의 잔량 전압을 체크하여 제어부(7)로 전달하는 전압감지부(15)가 더 구비되어 있다. 이에 제어부(7)에서는 전압감지부(15)로부터 전달된 배터리(13) 전압 감지신호와 조도 센서(11)로부터 전달된 조도 감지신호를 조합하여 모터(8), 노즐(9) 및 램프(10)의 제어를 서로 다른 모드로 전환한다. 또한, 전압감지부(15)의 전압 감지신호에 의해 제어부(7)가 배터리(13) 충전이 완료되었다고 판단하면, 제어부(7)에 의해 스위칭되는 스위치(16)가 더 구비되어 있다. 한편, 본 실시예에서는 전원공급부에 태양광발전시스템을 적용하였으나, 통상의 상용전원(미도시)이 사용될 수 있다.
여기서, 전원공급부를 구성하는 솔라셀(12)에 대해 간략하게 설명하기로 한다.
솔라셀(12)은, 이미 잘 알려진 바와 같이, P-N 접합 다이오드로 구성되며 반도체 구조 내에서 전자들이 비대칭적으로 존재하도록 구성되어 있다. 통상 N-type 반도체는 큰 전자밀도(Electron Density)와 작은 정공밀도(Hole Density)를 가지며, P-type 반도체는 N-type 반도체와 반대 특성을 가지고 있다. 따라서, 열적 평형상태에서 P-type 반도체와 N-type 반도체의 접합으로 이루어진 다이오드는 캐리어(Carrier)의 확산으로 전하의 불균형이 발생하고, 이로 인해 전기장이 형성되어 더 이상 캐리어의 확산이 일어나지 않는다. 이때, 다이오드를 구성하는 물질의 전도대(Conduction Band)와 가전자대(Valence Band) 사이의 에너지 차이인 밴드갭(Band Gap) 이상의 빛을 가하면, 이 빛에너지를 흡수한 전자들이 가전자대에서 전도대로 여기(Excite)된다. 이에, 전도대로 여기된 전자들은 자유롭게 이동가능하게 되며, 가전자대에서 전자들이 빠져나간 자리에 정공(Hole)이 형성된다. 이 정공을 엑세스 캐리어(Excess Carrier)라 부르며, 엑세스 캐리어들은 전도대와 가전자대 내에서 확산된다. 한편, P-type 반도체 내에서 여기된 전자들과 N-type 반도체 내에서 만들어진 정공을 각각의 마이너리티 캐리어(Minority Carrier)라고 부르며, 이 마이너리티 캐리어의 확산에 의해 물질내부의 차지 뉴트럴리티(Charge Neutrality)가 파괴되어 전압차가 발생한다. 이때, P-N 접합 다이오드의 양극단에 발생된 기전력에 의해 전기가 생성되는 것이다.
그러면, 여기서 상기와 같이 구성된 시스템을 이용한 본 발명의 음악 분수 제어 방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 솔라셀(12)로부터 생성된 전기가 배터리(13)로 충전된다. 이때, 전압감지부(15)에서 배터리(13)로 충전되는 전압을 감지하여 제어부(7)로 전압 감지신호를 전송하게 되는데, 제어부(7)가 충전이 완료되지 않았다고 판단하면, 스위치(16)를 계속 폐쇄시켜 충전이 이루어지도록 하고, 충전이 완료되었다고 판단하면, 스위치(16)를 개방시켜 솔라셀(12)로부터 생성되는 전기가 더 이상 충전되지 않도록 한다. 이 같은 과정은 설정된 충방전값을 기준으로 전압 감지신호에 의해 반복적으로 이루어지게 된다. 이에 배터리(13)에서는 12[V], 24[V], 48[V]를 출력하여 직류전원을 필요로 하는 각 부로 구동 전원을 공급한다. 또한, 배터리(13)에 충전된 직류전원을 승압기(14)를 거쳐 승압시킨 후, 100[V], 220[V]를 출력하여 교류전원을 필요로 하는 각 부로 구동 전원을 공급한다.
이와 같이, 전원이 공급되어 시스템이 구동되면, 구동과 동시에 또는 사용자 조작에 의해 오디오 재생부(1)에서 음원 재생이 이루어진다. 오디오 재생부(1)로부터 출력되는 음향 신호는 오디오 증폭부(2)에서 증폭이 이루어진 후 스피커(3)를 통해 공간으로 출력된다.
한편, 오디오 재생부(1)로부터 출력되는 음향 신호는 믹서(4), 오실레이터(5) 및 A/D 컨버터(6)를 순차적으로 거쳐 일정 간격으로 샘플링된 디지털 신호로 변환된다. 제어부(7)에서는 이 디지털 신호로부터 일정 주기로 샘플링된 구간에서 피크치를 검출하고 검출된 피크치의 레벨을 지정하고 수치화한다. 이어서, 제어부(7)에서는 해당 레벨에 대응하여 모터(8), 노즐(9) 및 램프(10)의 강약을 조절하여 물 분사 및 램프(10) 점등을 제어하게 된다.
이때 본 발명에서는, 조도 센서(11)가 현재의 광량을 감지하여 제어부(7)로 조도 감지신호를 전달한다. 이에 제어부(7)에서는 태양광에 의해 발전된 전기가 설정 전압값 이상 또는 미만인가를 판단한다. 이에 따라 물 분사 및 램프(10) 점등의 강약을 조절하게 된다.
광량 배터리 설정 전압값 모터(노즐)-분사 세기 램프-밝기
↑ ↑ ↑ ↓
↓ ↓ ↓
↓ ↑ ↑ ↑
↓ ↑ ↑
즉, [표 1]에서와 같이, 광량이 증가하면 램프(10) 밝기를 약하게 제어하고 광량이 감소하면 램프(10) 밝기를 강하게 제어한다. 이때, 배터리(13)의 전압을 감지하여, 배터리(13)가 설정 전압값 이상으로 감지되면, 모터(8) 구동을 강하게 제어하고, 배터리(13)가 설정 전압값 미만으로 감지되면, 모터(8) 구동을 약하게 제어한다.
이에 따라 음악에 따라 물 분사 및 램프(10) 점등이 이루어지면서, 광량 및 배터리(13) 설정 전압값에 따라 물 분사와 램프(10) 점등의 강약이 자유롭게 조절된다.
한편, 본 실시예에서는 모터(노즐)과 램프의 상관관계에 대해서만 설명하고 있으나, 모터와 노즐의 상관관계에 의해 분사 세기를 조절할 수 있다. 즉, 분사의 세기를 강하게 제어하고자 하는 경우에는 모터의 회전력을 상승시키거나 노즐의 개폐량을 작게 하는 제어가 이루어질 수 있는데, 바람직하게는 전력낭비를 최소화하기 위해 노즐의 개폐량을 조절하는 것이 바람직하다. 한편, 분사의 세기를 약하게 제어하고자 하는 경우에는 모터의 회전력을 하강시키거나 노즐의 개폐량을 크게 하는 제어를 선택적으로 수행하여 주변 상황에 대응하도록 한다.
이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.
1 : 오디오 재생부 2 : 오디오 증폭부
3 : 스피커 4 : 믹서
5 : 오실레이터 6 : A/D 컨버터
7 : 제어부 8 : 모터
9 : 노즐 10 : 램프
11 : 조도 센서 12 : 솔라셀
13 : 배터리 14 : 승압기
15 : 전압감지부 16 : 스위치

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 전달된 음향 신호에 대한 주파수별 레벨을 각각 조절하는 믹서;
    상기 믹서로부터 출력되는 각 주파수별 레벨의 음향 신호로부터 소리의 기본이 되는 소리 파형을 생성하며, 상기 소리 파형을 시각화시키는 오실레이터;
    상기 오실레이터로부터 출력되는 소리 파형을 디지털화시키는 A/D 변환기;
    상기 A/D 변환기로부터 출력되는 디지털 신호에 대응하여 모터, 노즐 및 램프를 제어하는 제어신호를 각각 생성하여 출력하는 제어부;
    상기 제어부로부터 출력되는 모터제어신호에 대응하여 물이 흡입되도록 회전하는 모터;
    상기 제어부로부터 출력되는 노즐제어신호에 대응하여 물이 분출되도록 개폐하는 노즐;
    상기 제어부로부터 출력되는 램프제어신호에 대응하여 점등을 수행하는 램프; 및
    태양광의 광량을 감지하여 상기 제어부로 조도 감지신호를 전달하는 조도 센서를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 조도 감지신호에 대응하여 상기 램프를 제어하는데 있어, 상기 조도 감지신호가 설정값 이상일 경우에 상기 램프의 밝기를 약하게 제어하고, 상기 조도 감지신호가 설정값 미만일 경우에 상기 램프의 밝기를 강하게 제어하는 것을 특징으로 하는 음악 분수 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 태양광을 이용하여 시스템에 전원을 공급하는 전원공급부를 더 포함하며:
    상기 전원공급부는,
    상기 태양광으로부터 전기를 생성하는 솔라셀;
    상기 솔라셀로부터 생성된 전기를 충전하는 배터리;
    상기 배터리로부터 출력된 직류전압을 교류전압으로 승압하는 승압기;
    상기 배터리의 잔량 전압을 체크하여 전압 감지신호를 상기 제어부로 전달하는 전압감지부; 및
    상기 전압감지부의 전압 감지신호에 따라 상기 제어부의 충전제어를 위한 스위칭을 수행하는 스위치로 이루어지고:
    상기 제어부는 상기 조도 감지신호와 전압 감지신호를 조합하여 상기 모터, 노즐 및 램프를 제어하는데,
    상기 조도 감지신호가 설정값 이상이면서 상기 전압 감지신호가 설정값 이상이면, 상기 램프의 밝기를 약하게 제어하고, 상기 모터의 회전과 상기 노즐의 개폐량을 조절하여 물 분사를 강하게 제어하며;
    상기 조도 감지신호가 설정값 이상이면서 상기 전압 감지신호가 설정값 미만이면, 상기 램프의 밝기를 약하게 제어하고, 상기 모터의 회전과 상기 노즐의 개폐량을 조절하여 물 분사를 약하게 제어하며;
    상기 조도 감지신호가 설정값 미만이면서 상기 전압 감지신호가 설정값 이상이면, 상기 램프의 밝기를 강하게 제어하고, 상기 모터의 회전과 상기 노즐의 개폐량을 조절하여 물 분사를 강하게 제어하며;
    상기 조도 감지신호가 설정값 미만이면서 상기 전압 감지신호가 설정값 미만이면, 상기 램프의 밝기를 강하게 제어하고, 상기 모터의 회전과 상기 노즐의 개폐량을 조절하여 물 분사를 약하게 제어하는 것을 특징으로 하는 음악 분수 제어 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    아날로그 음원 또는 디지털 음원을 재생한 상기 음향 신호를 상기 믹서로 전달하는 오디오 재생부;
    상기 오디오 재생부에서 출력되는 음향 신호를 증폭하는 오디오 증폭부; 및
    상기 오디오 증폭부에서 증폭된 음향 신호를 공간으로 출력하는 스피커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음악 분수 제어 시스템.
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