KR101307364B1 - 무정전 교통신호 제어기 - Google Patents
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Abstract
무정전 교통신호제어기가 개시된다. 상기 무정전 교통신호 제어기는 상용전원을 이용하여 제 1 전기에너지를 생성하여 전달하는 제 1 전원공급부, 태양에너지를 이용하여 제 2 전기에너지를 생성하여 전달하는 적어도 하나의 제 2 전원공급부, 상기 제 1 전원공급부로터 전달되는 상기 제 1 전기에너지의 전하량을 검출하는 제 1 전하량 검출부, 상기 적어도 하나의 제 2 전원공급부로부터 전달되는 상기 제 2 전기에너지 각각의 전하량을 검출하는 적어도 하나의 제 2. 전하량 검출부 및 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량과 상기 검출된 적어도 하나의 제 2 전기에너지의 전하량을 이용하여 상기 제 1 전원공급부 및 상기 적어도 하나의 제 2 전원공급부 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 전원공급부로부터 신호등으로 전기에너지가 공급되도록 제어하는 컨트롤러를 구비하여 에너지 절약 및 국가재난대책을 구축할 수 있다.
Description
본 발명은 무정전 교통신호 제어기에 관한 것으로, 특히 정전이나 국가 재난 시에도 안정적으로 신호등에 전원을 공급할 수 있고 에너지 절감 효과를 얻을 수 있는 무정전 교통신호 제어기에 관한 것이다.
통상적으로 교통신호 제어장치는 하나 이상 색을 표시하는 신호등과, 상기 신호등을 제어하기 위한 교통신호 제어기로 구성되어 있다. 일반적인 교통신호 제어장치의 신호등(traffic light)은 운전자에게 높은 시인성을 제공하고 전력소모를 저감시킬 수 있는 이점을 갖는 발광다이오드(Light Emitting Diode)로 대체되고 있다.
도 1은 종래의 교통신호 제어기(100)를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 교통신호 제어기(100)는 교통 관제센터(110)와 유/무선통신하는 모뎀(120), 누전이 발생한 경우 상기 상용전원과의 연결을 차단하는 누전차단기(130), ITS 장치(180)와 신호등(190)의 작동 데이터 및 신호체계 이상이 판단되는 경우 비상긴급조치를 취하는 주제어부(150), 주제어부(150)로부터 인가된 신호를 이용하여 부하스위칭부(170)를 제어하는 신호제어부(160), 신호제어부로(160)부터 인가된 신호를 이용하여 신호등(190)을 제어하는 부하스위칭부(170) 및 주제어부(150), 신호제어부(160), 부하스위칭부(170), ITS 장치(180) 및 모뎀(120)에 상용전원을 제어전원으로 인가하는 파워 서플라이(140)가 구비될 수 있다.
도 1에서 알 수 있듯이, 신호등(190)은 상용전원으로부터 전기에너지를 공급받으므로, 정전이나 국가재난이 발생한 경우에는 전기에너지를 공급받기 어려워 신호등의 기능을 수행하기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 상용전원으로부터 계속하여 전기에너지를 공급받아야 하므로 에너지 소비의 문제도 있었다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-1115736호(2012. 01. 02. 공개) 등과 같이 태양광 발전된 전력을 이용하여 신호등에 전기에너지를 공급하는 기술이 나오고 있다. 그러나, 신호등에 지속적으로 전기에너지를 공급할 정도의 충분한 태양에너지를 수집하지 못하는 경우(예를 들어, 장마철 등의 흐린날 등)에는 신호등에 전기에너지를 공급하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상황에 따라 상용전원을 이용하여 생성된 전기에너지, 태양에너지를 이용하여 생성된 전기에너지 또는 차량 배터리에서 공급된 전기에너지를 신호등에 공급할 수 있는 무정전 교통신호 제어기를 제공하는데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무정전 교통신호제어기는, 상용전원을 이용하여 제 1 전기에너지를 생성하여 전달하는 제 1 전원공급부, 태양에너지를 이용하여 제 2 전기에너지를 생성하여 전달하는 적어도 하나의 제 2 전원공급부, 상기 제 1 전원공급부로터 전달되는 상기 제 1 전기에너지의 전하량을 검출하는 제 1 전하량 검출부, 상기 적어도 하나의 제 2 전원공급부로부터 전달되는 상기 제 2 전기에너지 각각의 전하량을 검출하는 적어도 하나의 제 2 전하량 검출부 및 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량과 상기 검출된 적어도 하나의 제 2 전기에너지의 전하량을 이용하여 상기 제 1 전원공급부 및 상기 적어도 하나의 제 2 전원공급부 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 전원공급부로부터 신호등으로 전기에너지가 공급되도록 제어하는 컨트롤러를 구비할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량과 상기 검출된 적어도 하나의 제 2 전기에너지의 전하량을 비교하여 선택신호를 생성하는 마이크로 프로세서 및 상기 선택신호에 응답하여 상기 제 1 전원공급부 및 상기 적어도 하나의 제 2 전원공급부 중 선택된 전원공급부로부터 상기 신호등으로 전기에너지가 공급되도록 제어하는 스위칭부를 구비하고, 상기 마이크로 프로세서는 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량이 나머지 검출된 전기에너지의 전하량보다 큰 경우 상기 제 1 전기에너지가 상기 신호등에 공급되도록 제어하는 상기 선택신호를 생성하고, 상기 검출된 하나의 제 2 전기에너지의 전하량이 나머지 검출된 전기에너지의 전하량 또는 임계전하량보다 큰 경우 상기 검출된 하나의 제 2 전기에너지가 상기 신호등에 공급되도록 제어하는 상기 선택신호를 생성할 수 있다.
상기 무정전 교통신호 제어기는, 차량 배터리로부터 제 3 전기에너지가 공급되는지 여부를 검출하는 제 3 전하량 검출부 및 상기 제 3 전기에너지를 상기 신호등에서 사용할 수 있는 전압으로 승압하는 승압컨버터를 더 구비하고, 상기 마이크로 프로세서는 상기 차량 배터리로부터 정상적으로 전기에너지가 인가되는 것으로 판단할 수 있는 상기 제 3 전기에너지의 전하량이 검출되는 경우 상기 승압컨버터에서 출력하는 상기 승압된 제 3 전기에너지를 상기 신호등으로 공급하도록 상기 스위칭부를 제어하는 상기 선택신호를 생성할 수 있다.
상기 제 1 전원공급부는, 상기 상용전원으로부터 인가되는 전기에너지를 직류로 변경하는 컨버터 및 상기 컨버터에서 출력되는 직류의 전기에너지를 일정한 전압으로 정류하여 출력하는 레귤레이터를 구비하고, 상기 적어도 하나의 제 2 전원공급부 각각은, 상기 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지 및 상기 태양전지에서 변환된 전기에너지를 상기 제 2 전기에너지로 저장하는 축전지를 구비할 수 있다.
상기 무정전 교통신호 제어기는, 상기 신호등의 부하에 대한 누전여부를 판단하여 상기 신호등에 누전이 발생한 경우 상기 신호등에 상기 전기에너지의 공급을 차단하는 누전검출기, 상기 컨트롤러에서 공급되는 전기에너지를 AC 또는 DC로 상기 신호등에 공급하는 인콘버터, 교통관제센터와 유/무선통신하는 모뎀, 누전이 발생한 경우 상기 상용전원과의 연결을 차단하는 누전차단기, 파워서플라이에서 공급되는 제어용 전기에너지를 일정한 전압으로 변환하여 제어전원으로 사용하고, ITS 장치와 상기 신호등의 작동 데이터에 의해 신호동작 및 신호체계 이상이 판단되는 경우 비상긴급조치를 취하는 주제어부, 상기 주제어부로부터 인가된 신호를 이용하여 상기 부하스위칭부를 제어하는 신호제어부, 상기 신호제어부로부터 인가된 신호를 이용하여 상기 신호등을 제어하는 부하스위칭부, 상기 상용전원이 인가되는 경우, 상기 주제어부, 상기 신호제어부, 상기 부하스위칭부, 상기 ITS 장치 및 상기 모뎀에 상기 상용전원을 제어전원으로 인가하는 상기 파워서플라이, 상기 신호제어부의 출력신호에 응답하여 상기 신호등의 조광을 제어하는 조광제어부, 상기 신호등의 부하의 누전여부를 판단하는 누전검출기 및 상기 상용전원이 상기 주제어부에 인가되지 않는 경우 상기 스위칭부에서 선택된 전기에너지가 공급될 때까지 보조적으로 전원을 공급하는 보조배터리를 구비할 수 있다.
상기 무정전 교통신호제어기는 방수제어함의 내부에 위치할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 무정전 교통신호 제어기는 평시에는 상용전원을 이용하여 생성된 전기에너지를 신호등으로 전달하고, 블랙아웃, 정전 또는 국가재난 상황으로 인하여 상용전원으로부터 전기를 공급받을 수 없는 경우 또는 에너지 절약의 필요성이 있는 경우 등에는 태양에너지를 이용하여 생성된 전기에너지를 신호등으로 전달할 수 있으므로, 정전이나 국가재난 시에도 안정적으로 신호등에 전원을 공급하여 교통흐름의 대란을 억제하고 에너지 절감효과도 얻을 수 있는 장점이 있다. 또한, 각종 건축물, 병원, 지하도, 공공기관, 방송국, 국방시설 등의 건축물의 비상등, 조명, 산소공급기 등에 유효한 수단이 될 수 있을 뿐 아니라, 기타 사회적으로는 사회적 약자의 강제정전에 의한 화재 등 2차 인명 및 재산 손실을 예방할 수도 있다.
그리고, 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 무정전 교통신호 제어기는 필요한 경우 순찰차 등의 시거잭 등을 이용하여 차량 배터리로부터 전기에너지를 공급받아 신호등으로 전달할 수 있으므로, 상용전원도 인가되지 않고 태양에너지를 이용하여 생성된 전기에너지가 부족한 경우에도 주변 차량을 이용하여 긴급전원으로 신호등에 전원을 공급할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 무정전 교통신호 제어기는 방수제어함 내부에 설치가 가능하고 누전 발생 여부를 지속적으로 체크함으로써, 누전으로 인한 감전이나 화재의 위험을 방지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래의 교통신호 제어기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 무정전 교통신호제어기의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 일 실시예에 따른 무정전 교통신호제어기의 블록도이다.
도 1은 종래의 교통신호 제어기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 무정전 교통신호제어기의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 일 실시예에 따른 무정전 교통신호제어기의 블록도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 무정전 교통신호제어기(200)의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 무정전 교통신호 제어기(200)는 제 1 전원공급부(210), 제 2 전원공급부(220), 제 1 전하량 검출부(230), 제 2 전하량 검출부(240) 및 컨트롤러(260)를 구비할 수 있다.
제 1 전원공급부(210)는 상용전원을 이용하여 제 1 전기에너지를 생성하여 컨트롤러(260)로 전달할 수 있다. 즉, 제 1 전원공급부(210)는 상기 상용전원을 이용하여 신호등(190)에서 사용할 수 있는 상기 제 1 전기에너지를 생성할 수 있다. 제 1 전원공급부(210)는 컨버터(211) 및 레귤레이터(213)를 구비할 수 있다. 컨버터(211)는 교류인 상기 상용전원을 직류의 전기에너지로 변환하는 것으로, 예를 들어 AD 컨버터(Analog-to-Digital converter)일 수 있다. 레귤레이터(213)는 컨버터(211)에서 출력하는 직류의 전기에너지를 신호등(190)에서 사용할 수 있는 규격전압으로 일정하게 정류하여 출력할 수 있다.
제 2 전원공급부(220)는 태양에너지를 이용하여 제 2 전기에너지를 생성하여 컨트롤러(260)로 전달할 수 있다. 즉, 제 2 전원공급부(220)는 상기 태양에너지를 이용하여 신호등(190)에서 사용할 수 있는 상기 제 2 전기에너지를 생성할 수 있다. 제 2 전원공급부(220)는 태양전지(221) 및 축전지(223)를 구비할 수 있다. 태양전지(221)는 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 장치로, 예를 들어, 유기물 태양전지, 무기물 태양전지, 웨이퍼구조 태양전지, 박막구조 태양전지, 연료감응 태양전지, 탄소나노 튜브 등 다양한 형태일 수 있다. 축전지(223)는 태양전지(221)에서 변환된 전기에너지를 상기 제 2 전기에너지로 저장하는 것으로서, 예를 들어, 태양전지(221)에서 변환된 전기에너지의 충전과 방전을 반복하면서 상기 제 2 전기에너지로 사용할 수 있는 에너지를 저장할 수 있다.
제 1 전하량 검출부(230)는 제 1 전원공급부(210)로부터 전달되는 상기 제 1 전기에너지의 전하량을 검출할 수 있고, 제 2 전하량 검출부(240)는 제 2 전원공급부(220)로부터 전달되는 상기 제 2 전기에너지의 전하량을 검출할 수 있다.
컨트롤러(260)는 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량과 상기 검출된 제 2 전기에너지의 전하량을 이용하여 제 1 전원공급부(210) 및 제 2 전원공급부(220) 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 전원공급부로부터 신호등(190)으로 전기에너지가 공급되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 상용전원이 안정적으로 인가되어 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량이 상기 검출된 제 2 전기에너지의 전하량보다 큰 경우, 컨트롤러(260)는 제 1 전원공급부(210)와 신호등(190)을 전기적으로 연결하여 제 1 전원공급부(210)에서 전달되는 상기 제 1 전기에너지를 신호등(190)에 제공할 수 있다. 다른 예로, 블랙아웃, 정전 또는 국가재난 등의 발생으로 인하여 상기 상용전원이 인가되지 않음으로 인하여 상기 검출된 제 2 전기에너지의 전하량이 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량보다 큰 경우, 컨트롤러(260)는 제 2 전원공급부(220)와 신호등(190)을 전기적으로 연결하여 제 2 전원공급부(220)에서 전달되는 상기 제 2 전기에너지를 신호등(190)에 제공할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 상용전원으로부터 안정적으로 전기에너지가 공급되더라도 동절기나 하절기의 첨두부하 시 및 민방위훈련 등과 같이 에너지 절약의 필요성이 있는 경우, 상기 제 2 전기에너지의 전하량이 임계전하량보다 크면 상기 제 1 전기에너지의 전하량이 상기 제 2 전기에너지의 전하량보다 크더라도 컨트롤러(260)는 제 2 전원공급부(220)와 신호등(190)을 전기적으로 연결하여 제 2 전원공급부(220)에서 전달되는 상기 제 2 전기에너지를 신호등(190)에 제공할 수 있다. 상기 임계전하량은 신호등(190)에 안정적인 전기에너지를 공급할 수 있는 상기 제 2 전기에너지의 최소 전하량일 수 있다.
컨트롤러(260)는 마이크로 프로세서(265) 및 스위칭부(261)를 구비할 수 있다. 마이크로 프로세서(265)는 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량과 상기 검출된 제 2 전기에너지의 전하량을 이용하여 선택신호를 생성할 수 있다. 스위칭부(261)는 상기 선택신호에 응답하여 제 1 전원공급부(210) 또는 제 2 전원공급부(220) 중 선택된 전원공급부로부터 신호등(190)으로 전기에너지가 공급되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 상용전원이 정상적으로 인가되는 경우 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량이 상기 검출된 제 2 전기에너지의 전하량보다 크므로, 상기 선택신호는 제 1 전원공급부(210)에서 전달되는 상기 제 1 전기에너지가 신호등(190)에 공급되도록 스위칭부(261)를 제어하는 신호가 될 수 있다. 다른 예로, 블랙아웃, 정전 또는 국가 재난 등의 발생으로 상용전원으로부터 전기에너지가 공급되지 않는 경우 상기 검출된 제 2 전기에너지의 전하량이 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량보다 크므로, 상기 선택신호는 제 2 전원공급부(220)에서 전달되는 상기 제 2 전기에너지가 신호등(190)에 공급되도록 스위칭부(261)를 제어하는 신호가 될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 상용전원으로부터 안정적으로 전기에너지가 공급되더라도 에너지 절약 및 훈련목적의 필요성이 있는 경우, 상기 제 2 전기에너지의 전하량이 임계전하량보다 크면 상기 제 1 전기에너지의 전하량과 상기 제 2 전기에너지의 전하량을 비교한 결과와 무관하게 상기 선택신호는 제 2 전원공급부(220)에서 전달되는 상기 제 2 전기에너지가 신호등(190)에 공급되도록 스위칭부(261)를 제어하는 신호가 될 수 있다.
또한, 무정전 교통신호 제어기(200)는 제 3 전하량 검출부(250) 및 승압컨버터(280)를 더 구비할 수 있다. 제 3 전하량 검출부(250)는 차량 배터리로부터 제 3 전기에너지가 공급되는지 여부를 검출할 수 있다. 즉, 순찰차 등의 차량에 있는 시거잭 등을 이용하여 차량 배터리와 스위칭부(261) 사이에 연결된 라인을 통하여 상기 제 3 전기에너지가 공급되는지 여부를 제 3 전하량 검출부(250)에서 검출할 수 있다. 제 3 전하량 검출부(250)에서 상기 차량 배터리로부터 정상적으로 전기에너지가 인가되는 것으로 판단할 수 있는 제 3 전기에너지의 전하량이 검출되는 경우, 마이크로 프로세서(265)는 상기 제 1 전기에너지와 상기 제 2 전기에너지가 정상적으로 인가되는지 여부와 무관하게 상기 제 3 전기에너지가 신호등(190)으로 공급되도록 스위칭부(261)를 제어하는 상기 선택신호를 생성하여 스위칭부(261)로 전달할 수 있다. 이 경우, 스위칭부(261)는 상기 선택신호에 응답하여 상기 제 3 전기에너지를 출력하고, 승압컨버터(280)는 상기 스위칭부(261)에서 출력하는 제 3 전기에너지를 상기 신호등에서 사용할 수 있는 전압으로 변환하여 전달할 수 있다.
이와 같이, 상기 상용전원을 이용하여 생성된 제 1 전기에너지의 전하량과 태양에너지를 이용하여 생성된 제 2 전기에너지의 전하량을 비교하여 제 1 전원공급부(210) 또는 제 2 전원공급부(220)로부터 전달되는 전기에너지를 신호등(190)의 전원으로 사용함으로써, 블랙아웃, 정전 또는 국가 재난 등과 같이 상기 상용전원이 인가되지 않는 경우에도 안정적으로 신호등(190)에 전원공급이 가능하며 전력소모가 많은 경우 상기 임계전하량 이상의 전하량을 가지는 제 2 전원공급부(220)와 신호등(190)을 전기적으로 연결함으로써 에너지 절감 효과도 얻을 수 있다. 또한, 상기 차량 배터리로부터 상기 제 3 전기에너지가 공급되는 경우는, 상기 상용전원이 정상적으로 인가되지 않거나 상기 상용전원을 대체하는 상기 제 2 전기에너지에 문제가 있는 경우 등의 전원 공급 체계의 문제가 발생할 경우 순찰차 등이 긴급출동하여 전원을 공급하는 경우로 볼 수 있으므로 이 경우에는 다른 전기에너지의 안정적인 공급여부와 무관하게 상기 제 3 전기에너지를 가장 우선적으로 신호등(190)에 공급하여 안정적으로 신호등(190)을 동작시키도록 할 수 있다.
예를 들어, 스위칭부(261)는 복수의 스위치들(SW1, SW2, SW3)을 포함할 수 있다. 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량이 상기 검출된 제 2 전기에너지의 전하량보다 큰 경우, 상기 선택신호에 응답하여 스위치(SW1)는 온 상태를 유지하고 스위치들(SW2, SW3)은 오프 상태를 유지할 수 있다. 상기 검출된 제 2 전기에너지의 전하량이 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량보다 크거나 상기 제 2 전기에너지의 전하량이 임계전하량보다 큰 경우, 상기 선택신호에 응답하여 스위치(SW2)는 온 상태를 유지하고 스위치들(SW1, SW3)은 오프 상태를 유지할 수 있다. 그리고, 상기 검출된 제 3 전기에너지의 전하량을 통하여 상기 차량 배터리에서 안정적으로 전기에너지가 공급되고 있다고 판단되는 경우, 상기 선택신호에 응답하여 스위치(SW3)는 온 상태를 유지하고 스위치들(SW1, SW2)은 오프 상태를 유지할 수 있다. 다만, 본 발명의 스위칭부(261)가 도 2에 도시된 것과 같이 항상 복수의 스위치들을 포함하여야 하는 것은 아니며, 이상에서 설명한 것과 같이 상기 선택신호에 응답하여 스위칭부(261)가 동작할 수 있다면 스위칭부(261)는 다른 다양한 수단들을 포함할 수 있다.
무정전 교통신호 제어기(200)는 누전검출기(270), 인콘버터(295), 모뎀(120), 누전차단기(130), 파워서플라이(140), 주제어부(150), 신호제어부(160), 부하스위칭부(170), ITS 장치(180), 조광제어부(297) 및 보조배터리(293)를 더 구비할 수 있다.
모뎀(120)은 교통관제센터(110)와 유/무선통신을 수행하고, 누전차단기(130)는 누전이 발생한 경우 상기 상용전원과의 연결을 차단하며, 주제어부(150)는 ITS 장치(180)와 신호등(190)의 작동 데이터에 의해 레드페일(red fail)등의 신호체계 이상이 판단되면 비상긴급조치(예를 들어, 신호등(190)이 황색점등을 하도록 하는 조치 등) 등을 취할 수 있다. 그리고, 주제어부(150)는 파워서플라이(140) 및 스위칭부(261)에서 공급되는 제어용 전기에너지를 제어용 레귤레이터(290)에서 일정한 전압으로 변환한 전기에너지를 제어전원으로 사용할 수 있다. 신호제어부(160)는 주제어부(150)로부터 인가된 신호를 이용하여 부하스위칭부(170)를 조광 제어할 수 있다. 부하스위칭부(170)는 신호제어부(160)로부터 인가된 신호를 이용하여 신호등(190)을 제어할 수 있다. 파워서플라이(140)는 상기 상용전원이 인가되는 경우, 주제어부(150), 신호제어부(160), 부하스위칭부(170), ITS 장치(180) 및 모뎀(120)에 상기 상용전원을 제어전원으로 인가할 수 있다. 조광제어부(297)는 상기 신호제어부의 출력신호에 응답하여 신호등(190)의 조광을 제어할 수 있다. 예를 들어, 조광제어부(297)는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 이용하여 신호등(190)의 조광을 제어할 수 있다. 누전검출기(270)는 신호등(190)의 부하에 대한 누전여부를 판단하여 신호등(190)에 누전이 발생한 경우 신호등(190)에 상기 전기에너지의 공급을 차단할 수 있다. 인콘버터(295)는 컨트롤러(260)에서 공급되는 전기에너지를 AC 또는 DC로 신호등(190)에 공급할 수 있다.
보조배터리(293)는 상기 상용전원이 주제어부(150)에 인가되지 않는 경우 스위칭부(261)에서 선택된 전기에너지가 공급될 때까지 보조적으로 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 상기 상용전원이 정전 등을 이유로 갑자기 끊기는 경우, 컨트롤러(260)의 동작에 의하여 상기 제 2 전기에너지로 대체되지만, 이와 같이 대체되는 아주 미세한 시간 동안 전원이 정상적으로 공급되지 않을 수 있다. 이와 같이, 아주 미세한 시간이라도 전원공급이 되지 않는 상황을 방지하기 위하여 제 1 보조배터리(293)가 전원이 대체되는 미세한 시간동안 주제어부(150)에 전원을 공급하여 데이터 및 프로그램을 보호할 수 있다.
이상에서 설명한 무정전 교통신호 제어기(200)는 방수제어함(10)의 내부에 위치하여 비, 눈 등에 의한 누전을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 일 실시예에 따른 무정전 교통신호제어기(300)의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 무정전 교통신호제어기(300)는 제 1 전원공급부(310), 복수의 제 2 전원공급부(320_1, ... , 320_n)(n은 2이상의 자연수), 제 1 전하량 검출부(330), 복수의 제 2 전하량 검출부들(340_1, ... , 340_n) 및 컨트롤러(360)를 구비할 수 있다.
제 1 전원공급부(310)는 상용전원을 이용하여 제 1 전기에너지를 생성하여 컨트롤러(360)로 전달할 수 있으며, 제 1 전원공급부(310)는 도 2와 관련하여 설명한 제 1 전원공급부(210)와 유사하므로 이하 구체적인 설명은 도 2의 설명으로 대체한다.
제 2 전원공급부들(320_1, ... , 320_n) 각각은 태양에너지를 이용하여 제 2 전기에너지를 생성하여 컨트롤러(360)로 전달할 수 있으며, 제 2 전원공급부들(320_1, ... , 320_n) 각각은 도 2와 관련하여 설명한 제 2 전원공급부(220)와 유사하므로 이하 구체적인 설명은 도 2의 설명으로 대체한다.
제 1 전하량 검출부(330)는 제 1 전원공급부(310)로부터 전달되는 상기 제 1 전기에너지의 전하량을 검출할 수 있고, 제 2 전하량 검출부들(340_1, ... , 340_n) 각각은 제 2 전원공급부들(320_1, ... , 320_n) 중 대응하는 제 2 전원공급부로부터 전달되는 상기 제 2 전기에너지의 전하량을 검출할 수 있다.
컨트롤러(360)는 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량과 상기 검출된 제 2 전기에너지의 전하량들을 이용하여 제 1 전원공급부(310) 및 제 2 전원공급부들(320_1, ... , 320_n) 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 전원공급부와 신호등(190)을 전기적으로 연결할 수 있다.
예를 들어, 상기 상용전원이 안정적으로 인가되어 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량이 상기 검출된 제 2 전기에너지의 전하량들보다 큰 경우, 컨트롤러(360)는 제 1 전원공급부(310)와 신호등(190)을 전기적으로 연결하여 제 1 전원공급부(310)에서 전달되는 상기 제 1 전기에너지를 신호등(190)에 제공할 수 있다.
다른 예로, 블랙아웃, 정전 또는 국가재난 등의 발생으로 상기 상용전원이 인가되지 않음으로 인하여 상기 검출된 제 2 전기에너지의 전하량들 중 적어도 하나의 제 2 전기에너지의 전하량이 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량보다 큰 경우, 컨트롤러(360)는 상기 검출된 제 2 전기에너지들 중 가장 전하량이 큰 제 2 전기에너지에 대응하는 제 2 전원공급부와 신호등(190)을 전기적으로 연결하여 상기 대응하는 제 2 전원공급부에서 전달되는 상기 제 2 전기에너지를 신호등(190)에 제공할 수 있다. 즉, 도 3의 실시예는, 상기 제 1 전기에너지가 인가되지 않거나 미약하게 인가되는 경우 컨트롤러(360)가 상기 제 2 전원공급부들 중 가장 전하량이 많은 제 2 전기에너지를 전달하는 제 2 전원공급부를 선택할 수 있으므로, 보다 안정적으로 제 2 전기에너지를 신호등(190)에 전달할 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 선택된 제 2 전원공급부에서 신호등(190)으로 지속적으로 제 2 전기에너지를 공급하여 상기 제 2 전기에너지가 고갈된 경우, 나머지 제 2 전원공급부들 중 가장 전하량이 많은 제 2 전원공급부를 다시 선택할 수 있으므로 장시간 정전 등의 사유로 상기 상용전원에 계속 인가되지 않는 경우에도 안정적으로 제 2 전기에너지를 공급할 수 있는 장점이 있다.
또 다른 예로, 상기 상용전원으로부터 안정적으로 전기에너지가 공급되는 경우에도 에너지 절감을 위하여 상기 제 2 전기에너지의 전하량들 중 적어도 하나의 제 2 전기에너지의 전하량이 임계전하량보다 큰 경우에는, 상기 제 1 전기에너지의 전하량이 상기 제 2 전기에너지의 전하량들보다 크더라도 컨트롤러(360)는 상기 임계전하량보다 큰 전하량을 가지는 제 2 전원공급부와 신호등(190)을 전기적으로 연결할 수 있다. 이 경우에도, 상기 임계전하량보다 큰 전하량을 가지는 제 2 전기에너지가 복수개 존재하는 경우, 가장 큰 전하량을 가지는 제 2 전기에너지에 대응하는 제 2 전원공급부와 신호등(190)을 전기적으로 연결할 수 있다.
컨트롤러(360)는 마이크로 프로세서(365) 및 스위칭부(361)를 구비할 수 있다. 마이크로 프로세서(365)는 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량과 상기 검출된 제 2 전기에너지의 전하량들을 이용하여 선택신호를 생성할 수 있다. 스위칭부(361)는 상기 선택신호에 응답하여 제 1 전원공급부(310) 및 제 2 전원공급부들(320_1, ... , 320_n) 중 하나의 전원공급부와 신호등(190)을 전기적으로 연결할 수 있다.
예를 들어, 상용전원이 정상적으로 인가되는 경우 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량이 상기 검출된 제 2 전기에너지의 전하량들보다 크므로, 상기 선택신호는 스위칭부(361)에서 상기 제 1 전기에너지를 신호등(190)으로 공급하도록 제어하는 신호가 될 수 있다. 다른 예로, 블랙아웃, 정전 또는 국가 재난 등의 발생으로 상용전원으로부터 전기에너지가 공급되지 않는 경우 상기 검출된 제 2 전기에너지의 전하량들 중 적어도 하나의 제 2 전기에너지의 전하량이 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량보다 크므로, 상기 선택신호는 가장 큰 전하량을 가지는 제 2 전기에너지가 신호등(190)으로 공급하도록 제어하는 신호일 수 있다. 또한, 정전 등이 지속되어 상기 제 1 전기에너지가 계속 전달되지 않는 상황에서 상기 선택된 제 2 전원공급부(예를 들어, 320_1)의 전기에너지가 고갈된 경우, 상기 선택신호는 나머지 제 2 전원공급부들 중 상기 제 2 전기에너지의 전하량을 가장 많이 축적하고 있는 제 2 전원공급부(예를 들어, 320_n)로부터 상기 제 2 전기에너지를 신호등(190)으로 전달하도록 제어하는 신호일 수 있다.
또 다른 예로, 상용전원으로부터 안정적으로 전기에너지가 공급되는 경우에도 에너지 절감을 위하여 상기 제 2 전기에너지의 전하량들 중 적어도 하나의 제 2 전기에너지의 전하량이 임계전하량보다 큰 경우에는, 상기 제 1 전기에너지의 전하량과 상기 제 2 전기에너지의 전하량을 비교한 결과와 무관하게 상기 선택신호는 상기 임계전하량보다 큰 전하량을 가지는 상기 제 2 전기에너지를 신호등(190)으로 전달하도록 제어하는 신호일 수 있다.
또한, 무정전 교통신호 제어기(300)는 제 3 전하량 검출부(350) 및 승압컨버터(380)를 더 구비하여, 차량 배터리로부터 제 3 전기에너지가 공급되는지 여부를 제 3 전하량 검출부(350)로 검출할 수 있다. 즉, 순찰차 등의 차량에 있는 시거잭 등을 이용하여 차량 배터리와 스위칭부(361) 사이에 연결된 라인을 통하여 상기 제 3 전기에너지가 공급되는지 여부를 제 3 전하량 검출부(350)에서 검출할 수 있다. 제 3 전하량 검출부(350)에서 상기 차량 배터리로부터 정상적으로 전기에너지가 인가되어 제 3 전기에너지의 전하량이 검출되는 경우, 마이크로 프로세서(365)는 상기 제 1 전기에너지와 상기 제 2 전기에너지가 정상적으로 인가되는지 여부와 무관하게 상기 제 3 전기에너지가 신호등(190)으로 공급되도록 스위칭부(361)를 제어하는 상기 선택신호를 생성하여 스위칭부(261)로 전달할 수 있다. 이 경우, 스위칭부(361)는 상기 선택신호에 응답하여 상기 제 3 전기에너지를 출력하고, 승압컨버터(380)는 상기 스위칭부(361)에서 출력하는 제 3 전기에너지를 상기 신호등에서 사용할 수 있는 전압으로 승압하여 전달할 수 있다.
이와 같이, 상용전원을 이용하여 생성된 제 1 전기에너지의 전하량과 태양에너지를 이용하여 생성된 제 2 전기에너지의 전하량들을 비교하여 제 1 전원공급부(310) 및 제 2 전원공급부들(320_1, ... , 320_n) 중 하나의 전원공급부로부터 전달되는 전기에너지를 신호등(190)의 전원으로 사용함으로써, 블랙아웃, 정전 또는 국가 재난 등과 같이 상용전원이 인가되지 않는 경우에도 안정적으로 신호등(190)에 전원공급이 가능하며 첨두부하 등의 전력소모가 많은 경우 안정적인 전기에너지를 공급하는 상기 제 2 전원공급부와 신호등(190)을 전기적으로 연결함으로써 에너지 절감 효과도 얻을 수 있다.
또한, 복수의 제 2 전원공급부들(320_1, ... , 320_n) 및 복수의 제 2 전하량검출부들(340_1, ... , 340_n)을 구비함으로써, 제 2 전원공급부와 신호등(190)을 연결함에 있어 가장 큰 전하량이 축적된 제 2 전원공급부와 신호등(190)을 연결할 수 있으므로 신호등(190)에 안정적으로 전기에너지를 전달할 수 있고, 장시간 상용전원이 인가되지 않는 경우 등에도 신호등(190)에 안정적으로 전기에너지를 전달할 수 있다.
또한, 상기 차량 배터리로부터 상기 제 3 전기에너지가 공급되는 경우는, 상기 상용전원이 정상적으로 인가되지 않거나 상기 상용전원을 대체하는 상기 제 2 전기에너지에 문제가 있는 경우 등의 전원 공급 체계의 문제로 인하여 순찰차 등이 긴급출동하여 전원을 공급하는 경우로 볼 수 있으므로 이 경우에는 다른 전기에너지의 안정적인 공급여부와 무관하게 상기 제 3 전기에너지를 가장 우선적으로 신호등(190)에 공급하여 안정적으로 신호등(190)을 동작시키도록 할 수 있다.
예를 들어, 스위칭부(361)는 복수의 스위치들(SW1, SW21, ... , SW2n, SW3)을 포함할 수 있다. 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량이 상기 검출된 제 2 전기에너지의 전하량들보다 큰 경우, 상기 선택신호에 응답하여 스위치(SW1)는 턴온 되고 스위치들(SW21, ... , SW2n, SW3)은 턴오프 될 수 있다. 상기 검출된 제 2 전기에너지의 전하량이 상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량보다 크거나 상기 제 2 전기에너지의 전하량이 임계전하량보다 큰 경우, 상기 선택신호에 응답하여 가장 전하량이 큰 제 2 전기에너지에 대응하는 스위치는 턴온되고 나머지 스위치들은 턴오프될 수 있다. 그리고, 상기 검출된 제 3 전기에너지의 전하량을 통하여 상기 차량 배터리에서 안정적으로 전기에너지가 공급되고 있다고 판단되는 경우, 상기 선택신호에 응답하여 스위치(SW3)는 턴온되고 스위치들(SW1, SW21, ... , SW2n)은 턴오프될 수 있다. 다만, 본 발명의 스위칭부(361)가 도 3에 도시된 것과 같이 항상 복수의 스위치들을 포함하여야 하는 것은 아니며, 이상에서 설명한 것과 같이 상기 선택신호에 응답하여 스위칭부(361)가 동작할 수 있다면 스위칭부(361)는 다른 다양한 수단들을 포함할 수 있다.
무정전 교통신호 제어기(300)는 누전검출기(370), 인콘버터(395), 모뎀(120), 누전차단기(130), 파워서플라이(140), 주제어부(150), 신호제어부(160), 부하스위칭부(170), ITS 장치(180), 조광제어부(397)보조배터리(293)를 더 구비할 수 있으며, 이와 관련하여서는 도 2와 관련하여 상세하게 설명하였으므로 각 구성요소의 구체적인 설명은 도 2의 설명으로 대체한다.
이상에서 설명한 무정전 교통신호 제어기(300)는 방수제어함(10)의 내부에 위치하여 비, 눈 등에 의한 누전 및 기기 오동작을 방지할 수 있다.
도 3에서는 제 1 전원공급부(310)로부터 제 1 전기에너지를 공급받거나 복수의 제 2 전원공급부들(320_1, … , 320_n) 중 선택된 하나의 전원공급부로부터 상기 제 2 전기에너지를 공급받는 무정전 교통신호 제어기(300)에 대하여 설명하고 있으나, 본 발명이 반드시 이 경우에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 무정전 교통신호제어기(300)는 도 3의 실시예에서 제 1 전원공급부(310) 및 제 1 전하량검출부(330)를 제거한 경우로서 복수의 제 2 전원공급부들(320_1, … , 320_n) 중 순환 선택된 하나의 전원공급부로부터 신호등(190)으로 상기 제 2 전기에너지를 전달할 수 있으며 또 다른 수단(예를 들어, 휴대폰, 자동차, 자전거, 야영천막, 군막사, 군사용 무전기, 이동통신기지국, 지하통로, 외부사인보드, 사회적 취약계층 등) 등의 독립 에너지원으로 상기 제 2 전기에너지를 순환 전달할 수도 있다. 복수의 제 2 전원공급부들(320_1, … , 320_n) 중 하나의 전원공급부를 선택하는 실시예에 관하여는 도 3과 관련하여 상세하게 설명하였으므로 이하 구체적인 설명은 생략한다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (6)
- 상용전원을 이용하여 제 1 전기에너지를 생성하여 전달하는 제 1 전원공급부;
태양에너지를 이용하여 제 2 전기에너지를 생성하여 전달하는 적어도 하나의 제 2 전원공급부;
상기 제 1 전원공급부로터 전달되는 상기 제 1 전기에너지의 전하량을 검출하는 제 1 전하량 검출부;
상기 적어도 하나의 제 2 전원공급부로부터 전달되는 상기 제 2 전기에너지 각각의 전하량을 검출하는 적어도 하나의 제 2 전하량 검출부;
차량 배터리로부터 제 3 전기에너지가 공급되는지 여부를 검출하는 제 3 전하량 검출부;
상기 제 3 전기에너지를 신호등에서 사용할 수 있는 전압으로 승압하는 승압컨버터; 및
상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량과 상기 검출된 적어도 하나의 제 2 전기에너지의 전하량 및 상기 제 3 전기에너지의 전하량을 이용하여 상기 제 1 전원공급부, 상기 적어도 하나의 제 2 전원공급부 및 상기 차량 배터리 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 하나로부터 신호등으로 전기에너지가 공급되도록 제어하는 컨트롤러를 구비하고,
상기 컨트롤러는,
상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량, 상기 검출된 적어도 하나의 제 2 전기에너지의 전하량 및 상기 검출된 제 3 전기에너지의 전하량을 비교하여 선택신호를 생성하는 마이크로 프로세서; 및
상기 선택신호에 응답하여 상기 제 1 전원공급부, 상기 적어도 하나의 제 2 전원공급부 및 상기 차량 배터리 중 선택된 하나로부터 상기 신호등으로 전기에너지가 공급되도록 제어하는 스위칭부를 구비하며,
상기 마이크로 프로세서는,
상기 검출된 제 1 전기에너지의 전하량이 나머지 검출된 전기에너지의 전하량보다 큰 경우 상기 제 1 전기에너지가 상기 신호등에 공급되도록 제어하는 상기 선택신호를 생성하고, 상기 검출된 하나의 제 2 전기에너지의 전하량이 나머지 검출된 전기에너지의 전하량 또는 임계전하량보다 큰 경우 상기 검출된 하나의 제 2 전기에너지가 상기 신호등에 공급되도록 제어하는 상기 선택신호를 생성하며, 상기 차량 배터리로부터 정상적으로 전기에너지가 인가되는 것으로 판단할 수 있는 상기 제 3 전기에너지의 전하량이 검출되는 경우 상기 승압컨버터에서 출력하는 상기 승압된 제 3 전기에너지를 상기 신호등으로 공급하도록 제어하는 상기 선택신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 무정전 교통신호 제어기. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 제 1 전원공급부는,
상기 상용전원으로부터 인가되는 전기에너지를 직류로 변경하는 컨버터; 및
상기 컨버터에서 출력되는 직류의 전기에너지를 일정한 전압으로 정류하여 출력하는 레귤레이터를 구비하고,
상기 적어도 하나의 제 2 전원공급부 각각은,
상기 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지; 및
상기 태양전지에서 변환된 전기에너지를 상기 제 2 전기에너지로 저장하는 축전지를 구비하는 것을 특징으로 하는 무정전 교통신호 제어기. - 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 무정전 교통신호 제어기는,
상기 신호등의 부하에 대한 누전여부를 판단하여 상기 신호등에 누전이 발생한 경우 상기 신호등에 상기 전기에너지의 공급을 차단하는 누전검출기;
상기 컨트롤러에서 공급되는 전기에너지를 AC 또는 DC로 변환하여 상기 신호등에 공급하는 인콘버터;
교통관제센터와 유/무선통신하는 모뎀;
누전이 발생한 경우 상기 상용전원과의 연결을 차단하는 누전차단기;
파워서플라이 및 상기 스위칭부에서 공급되는 제어용 전기에너지를 일정한 전압으로 변환하여 제어전원으로 사용하고, ITS 장치와 상기 신호등의 작동 데이터에 의해 최적 신호체계 제어 및 이상이 판단되는 경우 비상긴급조치를 취하는 주제어부;
상기 주제어부로부터 인가된 신호를 이용하여 부하스위칭부를 제어하는 신호제어부;
상기 신호제어부로부터 인가된 신호를 이용하여 상기 신호등을 제어하는 상기 부하스위칭부;
상기 상용전원이 인가되는 경우, 상기 주제어부, 상기 신호제어부, 상기 부하스위칭부, 상기 ITS 장치 및 상기 모뎀에 상기 상용전원을 제어전원으로 인가하는 상기 파워서플라이;
상기 신호제어부의 출력신호에 응답하여 상기 신호등의 조광을 제어하는 조광제어부;
상기 신호등의 부하의 누전여부를 판단하는 누전검출기; 및
상기 상용전원이 상기 주제어부에 인가되지 않는 경우 상기 스위칭부에서 선택된 전기에너지가 공급될 때까지 보조적으로 전원을 공급하는 보조배터리를 구비하는 것을 특징으로 하는 무정전 교통신호 제어기. - 제1항에 있어서, 상기 무정전 교통신호 제어기는,
방수제어함의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 무정전 교통신호 제어기.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR102304485B1 (ko) * | 2021-05-10 | 2021-09-17 | 박진관 | 컨트롤러 내장형 ups를 이용한 횡단보도용 led 바닥신호등 |
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- 2013-05-16 KR KR1020130056072A patent/KR101307364B1/ko active IP Right Grant
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