KR101207448B1 - 시험용 열차에 설치되는 태양전지를 이용한 전원 독립 구동형 가속도계 - Google Patents

시험용 열차에 설치되는 태양전지를 이용한 전원 독립 구동형 가속도계 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시험용 열차에 설치됨과 아울러 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 발생시키는 태양전지판; 상기 태양전지판에서 발전된 전기에너지를 충전하는 축전수단; 상기 축전수단으로부터 가속도계 구동용 앰프에 전원을 공급받아 구동되는 가속도계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시험용 열차에 설치되는 태양전지를 이용한 전원 독립 구동형 가속도계를 제공한다.
본 발명에 의하면, 열차의 대차, 차륜 또는 열차 하부 등 열차 외부에 설치되는 가속도계에 전원을 공급하기 위하여 열차 주 배전선에 연결함으로서, 전원선이 길어짐에 따른 전선훼손에 의한 단락의 위험성을 방지할 수 있으며, 또한 배터리에 의한 전원 공급의 경우에 발생하는 방전 또는 배터리 교환 등의 불편함이 없이 독립적으로 전원을 공급할 수 있는 장점이 있다.

Description

시험용 열차에 설치되는 태양전지를 이용한 전원 독립 구동형 가속도계{Self-powered Accelerometer Using Solar Battery for Test Train}
본 발명은 시험용 열차에 설치되는 태양전지를 이용한 전원 독립 구동형 가속도계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시험용 열차에 설치되는 태양전지판에 의해 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 축전된 전원을 가속도계에 공급함으로써 별도의 전원 공급없이 가속도계를 구동할 수 있는 시험용 열차에 설치되는 태양전지를 이용한 전원 독립 구동형 가속도계에 관한 것이다.
고속으로 주행하는 철도차량의 차체, 대차 등에서 발생하는 충격이나 진동 신호를 측정하기 위해서 가속도계가 널리 사용되고 있다. 또한 운행 철도차량뿐만 아니라 철도차량을 개발하는 과정에 있어, 양산 전 시험용 열차를 시험운행시 가속도계를 장착하여 시험용 열차의 차체 또는 대차에서 발생하는 충격이나 진동 신호를 측정하고 있다.
압전형 가속도계는 출력 형태에 따라 전압 추출형 가속도계(Voltage Output Type Accelerometer)와 전하 추출형 가속도계(Charge Output Type Accelerometer)로 나눌 수 있다. 전압 추출형 가속도계는 전하 추출형 가속도계 안에 전하를 전압으로 바꾸어 주는 회로(앰프)를 내장하고 있으며, 전하 추출형 가속도계는 가속도계로부터 나오는 전하량을 전압의 형태로 바꾸어 주어야 하므로, 외부에 전하 앰프(Charge Amplifier)를 사용한다.
전압 추출형 가속도계에 내장된 회로(앰프) 및 저주파 등을 측정하기 위한 전압 추출형 가속도계의 외부에 위치한 전하 앰프에 열차내에 위치한 외부전원 혹은 배터리를 이용하여 전원을 공급함으로써 가속도계의 신호를 처리하여 외부로 출력하고 있다.
도 1은 종래의 열차에 대차 또는 열차 하부에 부착되어 있는 가속도계에 전원을 공급하는 방법을 나타낸 구성도이다.
가속도계로부터 출력되는 신호는 직경 수mm 이하의 케이블로 손쉽게 이동할 수 있지만, 가속도계 구동용 앰프를 구동시키기 위하여 송전하기 위한 전원선은 길이가 길어짐에 따른 위험성이 있으며, 배터리는 일정시간 사용 후 교환해야 하는 불편함이 있다.
즉 도 1에서 보는 바와 같이, 시험용 열차(1)의 대차 또는 열차 하부 등 열차 외부에 설치되는 가속도계(30)에 전원을 공급하기 위하여 열차 실내에 위치한 내부전원(2)에 연결함으로서, 전원선이 길어짐에 따른 전선훼손에 의한 단락의 위험성 및 배터리에 의한 전원 공급의 경우에 발생하는 방전 또는 배터리 교환 등의 불편함의 문제점이 있다.
또한, 시험용 열차의 시험 운행시 진동이나 충격을 관측해야 할 필요가 있는 부분에 가속도계를 자유로이 설치해야 하므로, 열차 내부전원과의 독립성이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 시험용 열차에 설치되는 태양전지판에 의해 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 축전된 전원을 가속도계에 공급함으로써 별도의 전원 공급없이 가속도계를 구동할 수 있는 시험용 열차에 설치되는 태양전지를 이용한 전원 독립 구동형 가속도계를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 시험용 열차에 설치되는 태양전지를 이용한 전원 독립 구동형 가속도계는 시험용 열차에 설치됨과 아울러 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 발생시키는 태양전지판; 상기 태양전지판에서 발전된 전기에너지를 충전하는 축전수단; 상기 축전수단으로부터 가속도계 구동용 앰프에 전원을 공급받아 구동되는 가속도계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 가속도계로부터 출력되는 시험용 열차의 차체, 대차 및 차륜 등의 진동 신호를 모니터링 할 수 있는 모니터링부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 시험용 열차에 설치되는 태양전지를 이용한 전원 독립 구동형 가속도계에 의하면, 열차의 대차, 차륜 및 열차 하부 등 열차 외부에 설치되는 가속도계에 전원을 공급하기 위하여 열차 주 배전선에 연결함으로서, 전원선이 길어짐에 따른 전선훼손에 의한 단락의 위험성을 방지할 수 있으며, 또한 배터리에 의한 전원 공급의 경우에 발생하는 방전 또는 배터리 교환 등의 불편함이 없이 독립적으로 전원을 공급할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 열차에 대차 또는 열차 하부에 부착되어 있는 가속도계에 전원을 공급하는 방법을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 시험용 열차에 설치되는 태양전지를 이용한 전원 독립 구동형 가속도계의 구성블록도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 시험용 열차에 설치되는 태양전지를 이용한 전원 독립 구동형 가속도계의 구성블록도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예이다.
가속도 센서로부터 출력되는 신호를 처리하는 가속도계 외부에 위치한 전하 앰프 또는 가속도계에 내장된 앰프에 대하여 본 발명에서는 가속도계 구동용 앰프로 정의한다.
도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명은 태양전지판(10), 상기 태양전지판(10)에서 발전되는 전기에너지를 충전하는 축전수단(20), 및 상기 축전수단(20)으로부터 가속도계 구동용 앰프에 전원을 공급받아 구동되는 가속도계(30)를 포함한다.
도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예로서 태양전지판(10)은 시험용 열차의 상부에 설치되어 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 발생시킨다. 상기 태양전지판(10)은 노광이 용이한 시험용 열차의 외부 지붕에 설치되는 것이 바람직하다. 상기 태양전지판(10)의 내부 구성 등은 당해 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자에 있어서 자명한 사항이므로 세부적인 설명은 생략한다.
상기 태양전지판(10)에 의해 변환된 전기에너지는 밧데리 또는 콘덴서(21) 등의 축전수단(20)에 의하여 저장된다. 이 경우 상기 축전수단(20)에 저장되는 전압은 가속도계 구동용 앰프(31)를 구동시키기 위한 바이어스 전압이상이 되어야 함은 당연하다.
가속도계 구동용 앰프(31)는 상기 축전수단(20)에 축적된 직류전원으로부터 전원을 공급받아 구동되며, 가속도 센서(32)로부터 출력되는 신호를 처리하여 모니터링부(40)로 전송한다.
여기서 상기 가속도계 구동용 앰프(31)는 가속도 센서(32)에서 나오는 하이 임피던스 출력을 측정 장비나 분석 장비(모니터링부)에 직접 전송하기에 적당한 로우 임피던스 신호로 변환하는 중요한 역할을 수행하게 된다. 또한, 전체시스템에서 요구되는 정도의 감도를 얻기 위한 진동신호의 증폭을 수행하며, 속도와 변위 신호를 얻기 위한 가속도 신호 적분 기능 및 입력신호와 출력신호에 대한 과부하 경고 기능도 수행하며, 원치 않는 신호인 잡음을 제거하는 필터링 기능도 수행하게 된다.
상기 모티터링부(40)는 신호처리를 할 수 있는 컴퓨터로 구성되어 시험용 열차의 특정 부분에 자유롭게 장착할 수 있는 전원 독립 구동형 가속도계(100)의 가속도계 구동용 앰프(31)로부터 출력되는 차체, 대차 및 차륜 등의 진동 신호를 외부로 디스플레이함으로써 관측자가 시험용 열차의 진동 특성 등을 분석할 수 있도록 한다.
따라서 독립적으로 시험용 열차의 대차, 차륜 및 열차 하부 등 열차 외부에 설치되는 가속도계에 전원을 공급함으로써, 시험용 열차의 측정하고자 하는 특정부분에 전원 공급에 대한 불편함이 없이 가속도계의 설치가 자유롭고, 이에 따라 상기 가속도계로부터 출력되는 진동 신호를 모티터링부(40)를 통하여 외부로 표시함으로써 양산 전 시험용 열차의 진동 관측에 편리함이 있다.
본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정?변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
1:시험용 열차 2:내부전원
10:태양전지판 20:축전수단
21:콘덴서 30:가속도계
31:가속도계 구동용 앰프 32:가속도 센서
40:모니터링부 100:전원 독립 구동형 가속도계

Claims (2)

  1. 시험용 열차에 상부에 설치됨과 아울러 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 발생시키는 태양전지판(10);
    상기 태양전지판(10)에서 발전된 전기에너지를 충전하는 축전수단(20);
    시험용 열차의 차체, 대차 및 차륜의 진동 신호를 출력하는 가속도센서(32)와, 상기 가속도센서(32)에서 출력되는 하이 임피던스 출력을 측정 장비나 분석 장비에 직접 전송하기에 적당한 로우 임피던스 신호로 변환하고, 진동신호의 증폭을 수행하며, 속도와 변위 신호를 얻기 위한 가속도 신호 적분 기능 및 입력신호와 출력신호에 대한 과부하 경고기능을 수행하고, 소정 레벨 이상의 속도 신호를 얻기 위하여 원치 않는 신호인 잡음을 제거하는 필터링 기능을 구비한 가속도계 구동용 앰프(31)로 이루어져서, 상기 축전수단(20)으로부터 공급되는 전원에 의해 구동되는 가속도계(30);
    상기 가속도계(30)로부터 출력되는 시험용 열차의 차체, 대차 및 차륜 등의 진동 신호를 모니터링 할 수 있는 모니터링부(40);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시험용 열차에 설치되는 태양전지를 이용한 전원 독립 구동형 가속도계.
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