KR101249908B1 - 태양의 위치 추적 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양의 위치 추적 장치 및 방법에 관한 것으로, 집열하우징 주위에 위치한 조도센서A와 조도센서B로 태양광을 감지하는 태양광 감지부와, 상기 조도센서A의 출력 전압값과 조도센서B의 출력 전압값을 아날로그신호에서 디지털신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터와, 상기 아날로그-디지털 컨버터로부터 입력된 조도센서A의 출력 전압값과 조도센서B의 출력 전압값에 따라 모터의 구동펄스를 생성하는 구동펄스 산출부 및 상기 모터의 구동펄스에 따라 방위각 모터 및/또는 고도각 모터를 구동시켜 태양을 추적하는 모터구동부를 포함하여 이루어지는 태양의 위치 추적 장치를 일 실시예로 제안한다. 본 발명에 따르면 조도센서(CdS)를 이용하여 태양의 방위각과 고도각을 추적함과 동시에 태양의 방위각과 고도각을 계산함으로써 태양추적장치의 구현 비용을 절감할 수 있다. 또한, 방위각 모터 및 고도각 모터의 구동펄스 수로 태양의 방위각과 고도각을 계산함으로써 태양의 위치 추적에 정확도를 높일 수 있다.

Description

태양의 위치 추적 장치 및 방법{Apparatus and method of sun tracking}

본 발명은 태양의 위치 추적 장치 및 방법에 관한 것으로, 조도센서(CdS)를 이용하여 태양의 방위각과 고도각을 추적함과 동시에 태양의 방위각과 고도각을 계산할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

태양추적장치는 태양열 집열기의 집열면이 항상 태양을 향하도록 하여 집열손실을 최소화하거나 입사되는 태양에너지를 일정한 방향으로 반사시키기 위하여 사용된다.

종래 태양추적장치는 추적신호의 생성방식에 따라 태양의 위치를 계산하여 구동시키는 프로그램 방식과 광센서를 이용하여 태양의 위치를 찾아 구동시키는 센서방식 및 프로그램 방식과 센서 방식의 복합 방식 등 3가지로 나눌 수 있다.

상기 프로그램 방식은 태양 추적의 정확도가 높으나 구조가 복잡하며 고가라는 단점이 있다.

또한 센서 방식은 광센서를 이용함으로써 프로그램 방식에 비해 구조가 간단하며 정확도가 높고 저렴하게 구현 가능하나 태양이 광센서의 감지 범위밖에 위치하는 경우 추적에 제한이 있다는 단점이 있다.

한편 태양 추적 장치와 관련하여 대한민국 등록특허공보 제10-0369893호(선행기술1)은 태양광량의 변화를 전기적 신호로 출력하는 포토다이오드와, 원통형 센서하우징으로 구성되는 태양추적센서 및 상기 포토 다이오드에서 생성되는 전류를 전압으로 변환하고 이를 디지털 신호로 변환하여 컴퓨터로 전송하는 태양추적센서제어기기를 포함하여 이루어지며, 태양광의 유무 및 태양의 방위각과 고도각의 변화를 감지하여 송출하는 기술을 제안하고 있다.

또한 대한민국 등록특허공보 제10-0427690호(선행기술2)는 원통형 센서하우징의 상측 중앙개구부에 렌즈가 설치되고, 상기 렌즈의 초점위치에 대응하는 상기 원통형 센서하우징의 하단 중앙에는 태양의 위치를 감지하기 위해 다이아몬드 형태로 포토다이오드가 설치되며 상기 원통형 센서하우징의 상면 가장자리와 하단의 내주면 인접부에 포토다이오드를 설치하여 태양광의 유무를 감지하는 태양추적센서를 제안하고 있다.

그러나 선행기술1과 선행기술2에 의하더라도 포토다이오드 센서를 이용함으로써 전류를 전압으로 변환하기 위한 별도의 장치(전류/전압 변환기)를 더 필요로 하고 고가의 포토다이오드 센서를 이용하기 때문에 제작 단가가 높아지며 제작이 어렵다는 점은 해결해야할 과제로 남아 있다.

또한 태양의 위치 추적에 있어서 정확도가 떨어지기 때문에 타워형 태양열 발전시스템의 헬리오스테트(heliostat) 제어 등 다양한 분야에 적용이 어려우며, 다음날의 태양 추적을 위하여 일몰 이후 서쪽방향으로 향해 있는 태양추적센서를 동쪽방향으로 자동 복귀시키지 않는다는 문제가 존재한다.

본 발명의 실시예가 해결하려는 과제는 태양의 위치 변화에 따라 집열하우징의 그림자가 발생하면 조도센서를 통해 빛을 감지하여 그림자를 제거함으로써 태양의 위치를 추적하는 방안을 제시하는 것이다.

본 발명의 다른 실시예가 해결하려는 과제는 방위각 모터 및 고도각 모터의 구동펄스 수를 통해 태양의 위치를 계산하는 방안을 제시하는 것이다.

위의 과제들을 해결하기 위해 본 발명은, 집열하우징 주위에 위치한 조도센서A와 조도센서B로 태양광을 감지하는 태양광 감지부와, 상기 조도센서A의 출력 전압값과 조도센서B의 출력 전압값을 아날로그신호에서 디지털신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터와, 상기 아날로그-디지털 컨버터로부터 입력된 조도센서A의 출력 전압값과 조도센서B의 출력 전압값에 따라 모터의 구동펄스를 생성하는 구동펄스 산출부 및 상기 모터의 구동펄스에 따라 방위각 모터 및/또는 고도각 모터를 구동시켜 태양을 추적하는 모터구동부를 포함하여 이루어지는 태양의 위치 추적 장치를 일 실시예로 제안한다.

또한, 상기 방위각 모터의 시간당 구동펄스를 카운트한 결과에 상기 방위각 모터의 펄스당 구동각도를 곱하여 상기 방위각 모터의 총 구동각도를 산출하는 방위각 산출부와, 상기 고도각 모터의 시간당 구동펄스를 카운트한 결과에 상기 고도각 모터의 펄스당 구동각도를 곱하여 상기 고도각 모터의 총 구동각도를 산출하는 고도각 산출부를 포함하는 위치산출부를 더 포함할 수 있다.

상기 위치산출부는 상기 현재 태양의 방위각 및 고도각과 초기 태양의 방위각 및 고도각의 차를 산출하여 모터의 펄스당 구동각도로 나누어 상기 방위각 모터와 고도각 모터의 복귀 구동펄스 수를 산출하는 복귀펄스 산출부를 더 포함할 수 있다.

상기 조도센서A는 상기 집열하우징의 동쪽 방향에서 태양광을 감지하는 제1 조도센서와 서쪽 방향에서 태양광을 감지하는 제2 조도센서를 포함하여 이루어지며, 상기 조도센서B는 상기 집열하우징의 남쪽 방향에서 태양광을 감지하는 제3 조도센서 및 북쪽 방향에서 태양광을 감지하는 제4 조도센서를 포함할 수 있다.

상기 구동펄스 산출부는 상기 조도센서A의 출력 전압값 또는 상기 조도센서B의 출력 전압값의 평균 전압값을 산출하는 평균값 산출부와, 상기 조도센서A의 출력 전압값 또는 상기 조도센서B의 출력 전압값이 기존에 저장되어 있던 흐림 문턱값보다 크고, 상기 조도센서A의 출력 전압값 또는 상기 조도센서B의 출력 전압값의 평균 전압값보다 작은지를 판단하는 전압값 비교부 및 상기 판단 결과에 따라 모터 구동펄스를 생성하는 펄스 생성부를 포함할 수 있다.

상기 흐림 문턱값은 태양열 집열이 불가능한 상태에서의 상기 조도센서A의 출력 전압값과 상기 조도센서B의 출력 전압값의 평균값일 수 있다.

상기 모터구동부는 상기 구동펄스에 따라 상기 방위각 모터를 정방향 또는 역방향으로 구동시켜 상기 집열하우징을 동-서 방향으로 제어하는 방위각 모터와 상기 구동펄스에 따라 상기 고도각 모터를 정방향 또는 역방향으로 구동시켜 상기 집열하우징을 남-북 방향으로 제어하는 고도각 모터를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면 조도센서(CdS)를 이용하여 태양의 방위각과 고도각을 추적함과 동시에 태양의 방위각과 고도각을 계산함으로써 태양추적장치의 구현 비용을 절감할 수 있다. 또한, 방위각 모터 및 고도각 모터의 구동펄스 수로 태양의 방위각과 고도각을 계산함으로써 태양의 위치 추적에 정확도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양추적장치의 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양추적장치의 집열하우징을 도시한 것이다.
도 3 내지 도 4는 태양광 입사방향에 따른 집열하우징의 그림자 생성을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 조도센서의 출력 전압 회로를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양의 위치 추적 과정을 순차적으로 도시한 플로우챠트이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양의 위치 계산 과정을 순차적으로 도시한 플로우챠트이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 태양의 위치 추적을 종료하는 과정을 순차적으로 도시한 플로우챠트이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 모터의 복귀 펄스 산출 과정을 순차적으로 도시한 플로우챠트이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양추적장치의 구성을 도시한 것이다.

도 1의 태양추적장치는 집열하우징 주위의 조도센서를 이용하여 태양광을 감지하는 태양광 감지부(10)와 상기 조도센서의 출력 전압값을 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환시키는 아날로그-디지털 컨버터(20)와 상기 출력 전압값에 따라 모터를 구동시키는 펄스를 생성하는 구동펄스 산출부(30)와 상기 펄스에 따라 모터를 구동시키는 모터구동부(40) 및 상기 펄스에 따라 태양의 위치를 산출하는 위치 산출부(50)를 포함하여 이루어진다.

태양광 감지부(10)는 집열하우징 주위의 태양광을 감지하는 4개의 조도센서로 이루어지며 상기 조도센서의 출력 전압값을 아날로그-디지털 컨버터(20)로 보낸다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양추적장치의 집열하우징을 도시한 것이다.

도 2에서 보듯, 집열하우징(60)은 상부에 태양열 집열부(또는 태양광 집광부)를 구비한 소정의 기둥형태로 구현되며, 조도센서는 집열하우징(60)의 동,서,남,북 각 방향에서 태양광을 감지하도록 구현된다.

상기 조도센서는 집열하우징(60)의 동쪽에서 태양광을 감지하는 제1 조도센서(11,A)와, 서쪽에서 태양광을 감지하는 제2 조도센서(12,B)와, 남쪽에서 태양광을 감지하는 제3 조도센서(13,C) 및 북쪽에서 태양광을 감지하는 제4 조도센서(14,D)를 포함하여 이루어진다.

이때 제1 조도센서(11,A)와 제2 조도센서(12,B)는 태양의 방위각을 추적하는데 사용되며, 제3 조도센서(13,C)와 제4 조도센서(14,D)는 태양의 고도각을 추적하는데 사용된다.

다시 도 1의 설명으로 돌아가서, 아날로그-디지털 컨버터(20)는 조도센서의 출력 전압값을 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환시켜 구동펄스 산출부(30)로 전송한다.

구동펄스 산출부(30)는 아날로그-디지털 컨버터(20)를 통해 입력된 출력 전압값에 따라 모터를 구동시키는 펄스를 생성하여 모터구동부(40)로 보내며, 평균값 산출부(31)와 전압값 비교부(32) 및 펄스 생성부(33)를 포함하여 이루어진다.

평균값 산출부(31)는 제1 조도센서(11)와 제2 조도센서(12)의 출력 전압값의 평균값 또는 제3 조도센서(13)와 제4 조도센서(14)의 출력 전압값의 평균값을 산출한다.

상기 평균 전압값은 동-서 방향과 남-북 방향의 조도센서에서 감지되는 태양광의 평균값을 의미한다.

전압값 비교부(32)는 평균값 산출부(31)를 통해 산출된 평균 전압값 및 기존에 저장되어 있던 흐림 문턱값과 각 조도센서의 출력 전압값을 비교한다.

상기 흐림 문턱값은 태양열의 집열이 불가능한 상태에서 조도센서의 출력 전압값을 의미하며, 일례로, 일몰의 시작 시간인 오후 6시부터 일출의 시작 시간인 오전 7시 사이 조도센서의 출력 전압값을 의미한다.

펄스 생성부(33)는 전압값 비교부(32)의 비교 결과에 따라 모터를 구동시키는 펄스를 생성하여 모터구동부(40)로 보낸다.

예를 들어, 평균값 비교 결과, 제1 조도센서(11)의 출력 전압값이 흐림 문턱값보다 크고 제1 조도센서(11)와 제2 조도센서(12)의 평균 전압값보다 작다면, 제1 조도센서(11)가 위치한 동쪽 방향의 태양광이 제2 조도센서(12)가 위치한 서쪽 방향의 태양광보다 적은 것을 의미한다.

따라서, 제1 조도센서(11)와 제2 조도센서(12)에 따른 방위각 모터(41)를 제2 조도센서(11) 방향으로 구동시킬 수 있는 펄스를 생성하여 모터 구동부(40)로 보낸다.

만일, 평균값 비교 결과, 제1 조도센서(11)의 출력 전압값이 흐림 문턱값보다 작다면 집열하우징(60)은 집열을 중단하고 초기 상태로 복귀한다.

집열하우징(60)의 초기 상태로의 복귀는 아래에서 자세히 설명하도록 한다.

모터구동부(40)는 펄스 생성부(33)에서 생성된 펄스에 따라 방위각 모터(41)를 정방향 또는 역방향으로 구동시킴으로써 집열하우징(60)을 제1 조도센서(11)와 제2 조도센서(12)가 위치한 동-서 방향으로 제어한다.

또한 고도각 모터(42)를 정방향 또는 역방향으로 구동시킴으로써 집열하우징(60)을 제3 조도센서(13)과 제4 조도센서(14)가 위치한 남-북 방향으로 제어한다.

위치 산출부(50)는 방위각 모터(41)와 고도각 모터(42)의 시간당 펄스를 산출하여 태양의 위치를 계산하며, 태양의 방위각 및 고도각을 산출하는 방위각 산출부(51)와 고도각 산출부(52) 및 집열하우징(60)을 초기 상태로 구동시키는 모터의 복귀펄스 산출부(53)를 포함하여 이루어진다.

방위각 산출부(51)는 방위각 모터(41)의 시간당 펄스를 카운트하고 카운트한 펄스 수에 모터의 펄스당 구동각도를 곱하여 방위각 모터(41)의 총 구동각도를 산출한다.

또한, 상기 총 구동각도에 초기 방위각을 더하여 현재 태양의 방위각을 산출한다.

고도각 산출부(52)는 고도각 모터(42)의 시간당 펄스를 카운트하고 카운트한 펄스 수에 모터의 펄스당 구동각도를 곱하여 고도각 모터(42)의 총 구동각도를 산출한다.

또한, 상기 총 구동각도에 초기 고도각을 더하여 현재 태양의 고도각을 산출한다.

복귀펄스 산출부(53)는 최종 방위각 및 고도각과 초기 방위각 및 고도각의 차를 구하여 모터의 펄스당 구동각도로 나누고 집열하우징(60)의 복귀를 위한 모터의 구동펄스 수를 산출하여 방위각 모터(41) 및 고도각 모터(42)를 구동시킨다.

도 3 내지 도 4는 태양광 입사방향에 따른 집열하우징의 그림자 생성을 도시한 것이다.

도 3은 서쪽 방향에서 태양광이 입사되어 동쪽 방향에 집열하우징의 그림자가 생성된다.

이때 제1 조도센서(11)는 서쪽에 위치한 제2 조도센서(12)보다 상대적으로 태양광이 감소하므로 전압값이 감소한다.

따라서, 서쪽방향으로 모터를 작동시켜 방위각 제어용 조도센서 즉 제1 조도센서(11)과 제2 조도센서(12)의 출력 전압값을 동일하게 만들어줌으로써 태양의 위치를 추적할 수 있다.

도 4는 동쪽 방향에서 태양광이 입사되어 서쪽 방향에 집열하우징(60)의 그림자가 생성되는 경우로, 도 3과 동일한 원리로 태양의 위치를 추적할 수 있다.

이때 집열하우징(60)의 높이를 h, 제1 조도센서 및 제2 조도센서의 지름을 d, 집열하우징(60)으로부터 생성된 그림자의 각도를 1°라고 하며, 아래의 수학식 1에 의하여 수학식 2를 도출하여 집열하우징(60)의 높이를 구할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 조도센서의 출력 전압 회로를 도시한 것이다.

도 5의 회로에 전압을 인가하면 아래의 수학식 3에 의해 출력전압을 구할 수 있으며 상기 출력전압은 아날로그-디지털 컨버터(20)로 입력된다.

수학식 3에 의하면 밝은 곳에서는

의 저항이 감소하여 출력전압이 증가하고, 어두운 곳에서는

의 저항이 증가하여 출력전압이 감소한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양의 위치 추적 과정을 순차적으로 도시한 플로우챠트이다.

도 6에서는 서쪽 방향에서 태양광이 입사되는 도 3의 실시예를 바탕으로 태양의 위치 추적 과정을 도시한다.

먼저, 태양광 감지부(10)를 통해 동쪽 방향의 제1 조도센서(11)와 서쪽 방향의 제2 조도센서(12)가 태양광을 감지하면 제1 조도센서(11)와 제2 조도센서(12)의 출력 전압값을 입력받는다(S101).

이후 평균값 산출부(31)를 통해 제1 조도센서(11)의 출력 전압값과 제2 조도센서(12)의 출력 전압값의 평균값을 산출한다(S102).

평균값이 산출되면, 전압값 비교부(32)를 통해 기존에 설정된 흐림 문턱값 및 상기 평균값과 제1 조도센서(11)의 출력 전압값 또는 제2 조도센서(12)의 출력 전압값을 비교한다(S103).

전압값 비교 결과, 제1 조도센서(11)의 출력 전압값이 흐림 문턱값보다 크고 평균 전압값보다 작다면(제1조건), 펄스 생성부(33)를 통해 모터의 정회전 펄스를 생성한다(S104).

상기 정회전 펄스는 모터 구동부(40)로 전달되며 방위각 모터(41)를 구동시켜 집열하우징(60)을 제2 조도센서(12) 방향으로 이동시킨다(S105).

상기 제1조건은 도 3과 같이 제1 조도센서(11)가 그림자에 의해 서쪽에 위치한 제2 조도센서(12)보다 상대적으로 태양광을 적게 감지할 경우 만족한다.

만일, 도 4에 의하여 상기 제1조건이 만족하지 않을 경우, 제2 조도센서(12)의 출력 전압값이 흐림 문턱값보다 크고 평균 전압값보다 작은 제2조건으로 전압값의 비교를 수행하고(S106), 상기 제2조건을 충족하면 펄스 생성부(33)를 통해 모터의 역회전 펄스를 생성한다(S107).

상기 역회전 펄스는 모터 구동부(40)로 전달되며 방위각 모터(41)를 구동시켜 집열하우징(60)을 제1 조도센서(11) 방향으로 이동시킨다(S108).

만일, 상기 제1 조건과 제2 조건을 모두 충족하지 않을 경우에는 태양의 위치 추적을 종료하고, 집열하우징(60)을 초기 상태로 복귀시킨다.

집열하우징(60)을 초기 상태로 복귀시키는 방법은 도 8에서 자세히 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양의 위치 계산 과정을 순차적으로 도시한 플로우챠트이다.

먼저, 방위각 산출부(51)를 통해 방위각 모터(41)의 시간당 정회전 펄스와 역회전 펄스를 산출한다(S201).

이후 상기 정회전 펄스와 역회전 펄스에 각각 모터의 펄스당 구동각도를 곱하여 방위각 모터(41)의 총 정회전 구동각도와 총 역회전 구동각도를 산출한다(S202).

이후 상기 총 정회전 구동각도와 총 역회전 구동각도의 차를 이용하여 방위각 모터(41)의 회전각도를 구하고(S203), 초기 방위각에 더함으로써 태양의 방위각을 산출한다(S204).

태양의 고도각 역시 방위각과 동일한 방법으로 산출한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 태양의 위치 추적을 종료하는 과정을 순차적으로 도시한 플로우챠트이다.

먼저, 태양광 감지부(10)를 통해 제1 조도센서(11), 제2 조도센서(12), 제3 조도센서(13) 및 제4 조도센서(14)로부터 태양광을 감지하여 출력 전압값을 입력 받는다(S301).

이후 평균값 산출부(31)를 통해 방위각 제어용인 제1 조도센서(11)의 출력 전압값과 제2 조도센서(12)의 출력 전압값의 평균값(방위각 평균 전압값)을 산출하고, 고도각 제어용인 제3 조도센서(13)의 출력 전압값과 제4 조도센서(14)의 출력 전압값의 평균값(고도각 평균 전압값)을 산출한다(S302).

이후 전압값 비교부(32)를 통해 방위각 평균 전압값과 고도각 평균 전압값을 기존에 설정된 종료 전압값과 비교한다(S303).

이때, 상기 방위각 평균 전압값 또는 고도각 평균 전압값이 종료 전압값보다 작다면, 펄스 생성부(33)를 통해 모터의 복귀 펄스를 산출하고(S304), 모터를 구동시켜 집열하우징(60)을 초기 상태로 복귀시킨다(S305).

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 모터의 복귀 펄스 산출 과정을 순차적으로 도시한 플로우챠트이다.

먼저, 최종 방위각 또는 고도각에서 초기 방위각 또는 고도각의 뺀 결과, 방위각 모터 또는 고도각 모터의 회전 각도를 산출한다(S401).

이후 상기 모터의 회전 각도를 모터의 펄스당 구동각도로 나누어 복귀 펄스를 산출하고(S402), 상기 복귀 펄스를 모터 구동부(40)로 보내어 집열하우징(60)을 초기 상태로 복귀시킨다.

다시, 도 8의 설명으로 돌아가서, 만일 상기 방위각 평균 전압값 또는 고도각 평균 전압값이 종료 전압값보다 크면, 태양광 감지부를 통해 출력 전압값을 재입력 받는다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 일몰 후 태양추적장치를 초기상태(동쪽방향)로 이동시킴으로써 다음날 태양의 위치 추적을 효율적으로 수행할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위에 한정되는 것은 아니고 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

10 : 태양광 감지부 11 : 제1 조도센서
12 : 제2 조도센서 13 : 제3 조도센서
14 : 제4 조도센서 20 : 아날로그-디지털 컨버터
30 : 구동펄스 산출부 31 : 평균값 산출부
32 : 전압값 비교부 33 : 펄스 생성부
40 : 모터 구동부 41 : 방위각 모터
42 : 고도각 모터 50 : 위치 산출부
51 : 방위각 산출부 52 : 고도각 산출부
53 : 복귀펄스 산출부 60 : 집열하우징

Claims (11)

1. 집열하우징 주위에 위치한 조도센서A와 조도센서B로 태양광을 감지하는 태양광 감지부;
   상기 조도센서A의 출력 전압값과 조도센서B의 출력 전압값을 아날로그신호에서 디지털신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터;
   상기 아날로그-디지털 컨버터로부터 입력된 조도센서A의 출력 전압값과 조도센서B의 출력 전압값에 따라 모터의 구동펄스를 생성하는 구동펄스 산출부; 및
   상기 모터의 구동펄스에 따라 방위각 모터 및/또는 고도각 모터를 구동시켜 태양을 추적하는 모터구동부
   를 포함하여 이루어지는 태양의 위치 추적 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 방위각 모터의 시간당 구동펄스를 카운트한 결과에 상기 방위각 모터의 펄스당 구동각도를 곱하여 상기 방위각 모터의 총 구동각도를 산출하는 방위각 산출부와,
   상기 고도각 모터의 시간당 구동펄스를 카운트한 결과에 상기 고도각 모터의 펄스당 구동각도를 곱하여 상기 고도각 모터의 총 구동각도를 산출하는 고도각 산출부
   를 포함하는 위치산출부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양의 위치 추적 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 위치산출부는,
   상기 현재 태양의 방위각 및 고도각과 초기 태양의 방위각 및 고도각의 차를 산출하여 모터의 펄스당 구동각도로 나누어 상기 방위각 모터와 고도각 모터의 복귀 구동펄스 수를 산출하는 복귀펄스 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양의 위치 추적 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 조도센서A는 상기 집열하우징의 동쪽 방향에서 태양광을 감지하는 제1 조도센서와 서쪽 방향에서 태양광을 감지하는 제2 조도센서를 포함하여 이루어지며,
   상기 조도센서B는 상기 집열하우징의 남쪽 방향에서 태양광을 감지하는 제3 조도센서 및 북쪽 방향에서 태양광을 감지하는 제4 조도센서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양의 위치 추적 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 구동펄스 산출부는,
   상기 조도센서A의 출력 전압값 또는 상기 조도센서B의 출력 전압값의 평균 전압값을 산출하는 평균값 산출부;
   상기 조도센서A의 출력 전압값 또는 상기 조도센서B의 출력 전압값이 기존에 저장되어 있던 흐림 문턱값보다 크고, 상기 조도센서A의 출력 전압값 또는 상기 조도센서B의 출력 전압값의 평균 전압값보다 작은지를 판단하는 전압값 비교부; 및
   상기 판단 결과에 따라 모터 구동펄스를 생성하는 펄스 생성부
   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양의 위치 추적 장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 흐림 문턱값은 태양열 집열이 불가능한 상태에서의 상기 조도센서A의 출력 전압값과 상기 조도센서B의 출력 전압값의 평균값인 것을 특징으로 하는 태양의 위치 추적 장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 모터구동부는,
   상기 구동펄스에 따라 상기 방위각 모터를 정방향 또는 역방향으로 구동시켜 상기 집열하우징을 동-서 방향으로 제어하는 방위각 모터와,
   상기 구동펄스에 따라 상기 고도각 모터를 정방향 또는 역방향으로 구동시켜 상기 집열하우징을 남-북 방향으로 제어하는 고도각 모터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양의 위치 추적 장치.
8. 집열하우징 주위의 태양광을 감지하여 조도센서A와 조도센서B를 통해 출력 전압값을 입력받는 단계;
   구동펄스 산출부를 통해 상기 조도센서A의 출력 전압값과 상기 조도센서B의 출력 전압값 각각의 평균 전압값을 산출하고, 상기 조도센서A의 출력 전압값 또는 상기 조도센서B의 출력 전압값이 기존에 저장되어 있던 흐림 문턱값보다 크고, 상기 조도센서A의 출력 전압값 또는 상기 조도센서B의 출력 전압값의 평균 전압값보다 작은지를 판단하는 단계;
   상기 판단 결과에 따라 방위각 모터와 고도각 모터의 구동펄스를 생성하는 단계; 및
   모터구동부를 통해 상기 모터의 구동펄스에 따라 방위각 모터와 고도각 모터를 제어하는 단계
   를 포함하여 이루어지는 태양의 위치 추적 방법.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 방위각 모터와 상기 고도각 모터의 시간당 정방향 구동펄스와 역방향 구동펄스를 카운트하고 펄스당 구동각도를 곱하여 상기 방위각 모터와 상기 고도각 모터의 정방향 총 구동각도와 역방향 총 구동각도를 산출하는 단계; 및
   상기 정방향 총 구동각도와 역방향 총 구동각도의 차를 산출하여 상기 방위각 모터와 고도각 모터의 회전각도를 구하고 초기 방위각 또는 고도각에 더하여 태양의 방위각 및 고도각을 산출하는 단계
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양의 위치 추적 방법.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 방위각과 상기 고도각에서 초기 태양의 방위각과 고도각의 차를 구하여 상기 방위각과 고도각의 회전 각도를 산출하고 상기 회전 각도를 모터의 펄스당 구동각도로 나누어 복귀 펄스를 산출하는 단계;
    상기 복귀 펄스에 따라 상기 방위각 모터와 고도각 모터를 구동시키는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양의 위치 추적 방법.
11. 제 8항에 있어서,
    상기 흐림 문턱값은 태양열 집열이 불가능한 상태에서의 상기 조도센서A의 출력 전압값과 상기 조도센서B의 출력 전압값의 평균값인 것을 특징으로 하는 태양의 위치 추적 방법.

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