KR101358392B1 - Method and Apparatus for Driving Plate-shape Member Using Three Wires, Solar Tracking Apparatus and Sunlight Reflecting Apparatus Using the Same - Google Patents

Method and Apparatus for Driving Plate-shape Member Using Three Wires, Solar Tracking Apparatus and Sunlight Reflecting Apparatus Using the Same Download PDF

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KR101358392B1 KR1020130028626A KR20130028626A KR101358392B1 KR 101358392 B1 KR101358392 B1 KR 101358392B1 KR 1020130028626 A KR1020130028626 A KR 1020130028626A KR 20130028626 A KR20130028626 A KR 20130028626A KR 101358392 B1 KR101358392 B1 KR 101358392B1
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Abstract

본 발명에 따른 판상 부재의 구동 방법 및 장치는, 중심점을 중심으로 임의의 방향으로 경사가능하게 설치된 판상 부재의 저면에, 삼각형을 이루는 3점에 각각 1줄씩, 총 3줄의 와이어를 연결 고정하고, 이 3줄의 와이어 각각의 길이를 독립적으로 증가 또는 감소시킴으로써(와이어를 풀거나 감음으로써) 판상 부재가 임의의 원하는 방향으로 경사 구동한다. 본 발명에 의하면, 판상 부재 구동부를 현저하게 간소화할 수 있어 장치 자체의 비용은 물론이고 설치비용도 대폭 절감할 수 있고, 3줄의 와이어를 독립적으로 구동함으로써 백래시와 같은 문제를 초래하지 않고 정밀한 구동이 가능하다.The method and apparatus for driving a plate member according to the present invention connects and fixes a total of three lines of wires, one line at three points each forming a triangle, on a bottom surface of the plate member installed to be inclined in an arbitrary direction about a center point. By independently increasing or decreasing the length of each of these three rows of wires (by unwinding or winding the wires), the plate member is tilted in any desired direction. According to the present invention, it is possible to significantly simplify the plate member driving unit, which can greatly reduce the installation cost as well as the cost of the device itself, and by precisely driving the three lines of wires independently, it is possible to precisely drive without causing problems such as backlash. This is possible.

Description

3줄의 와이어를 이용한 판상 부재의 구동 방법 및 장치와, 이를 이용한 태양 추적장치 및 태양광 반사장치{Method and Apparatus for Driving Plate-shape Member Using Three Wires, Solar Tracking Apparatus and Sunlight Reflecting Apparatus Using the Same}Method and apparatus for driving a plate member using three wires, and a solar tracking device and a solar reflector using the same {Method and Apparatus for Driving Plate-shape Member Using Three Wires, Solar Tracking Apparatus and Sunlight Reflecting Apparatus Using the Same}

본 발명은 판상 부재를 구동, 제어하는 기술에 관한 것이다. 여기서, '판상 부재'란 태양전지판이나 반사판과 같이 원형 또는 다각형의 편평한 판상 부재와, 오목 반사경이나 파라볼라 안테나와 같이 오목한 판상 부재를 포함하는 개념으로서, 본 발명은 이러한 판상 부재가 원하는 방향을 향하도록 구동, 제어하는 방법 및 장치와, 이를 이용하여 태양광 또는 태양열을 집광, 집열 또는 반사하는 부재가 태양의 방위각과 고도각을 따라 움직이도록 구동, 제어하는 태양 추적장치에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for driving and controlling a plate member. Here, the 'plate member' is a concept that includes a circular or polygonal flat plate member such as a solar panel or a reflecting plate, and a concave plate member such as a concave reflector or a parabola antenna, and the present invention is directed such that the plate member faces the desired direction. A method and apparatus for driving, controlling, and a solar tracking device for driving and controlling a member for collecting, collecting, or reflecting sunlight or solar heat by moving the same according to the azimuth and altitude angles of the sun.

상술한 판상 부재는 일반적으로 거치대나 지지대와 같은 지지 구조물에 고정되어 설치되며, 응용처에 따라서 일정한 방향을 향하도록 고정되기도 하지만 필요에 따라서는 특정한 방향을 향하도록 간헐적 또는 지속적으로 움직이게 구동, 제어하여야 하는 경우도 있다. 이하에서는, 판상 부재로서 최근 관심을 모으고 있는 태양 에너지의 이용에 사용되는 태양전지판이나 집열판, 반사판 등의 판상 부재를 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 파라볼라 안테나 등의 다른 판상 부재 일반에도 적용된다.The above-described plate member is generally fixed to a supporting structure such as a cradle or a support, and may be fixed to face a certain direction depending on the application, but if necessary, the plate member should be driven and controlled intermittently or continuously to face a specific direction. In some cases. Hereinafter, although the plate-shaped member, such as a solar panel, a heat collecting plate, and a reflecting plate used for the use of the solar energy which attracts attention as a plate-shaped member, is demonstrated as an example, this invention is applied also to other plate-like members, such as a parabolic antenna in general.

태양광 발전에 사용되는 태양전지판이나 태양열 가열에 사용되는 집열판 또는 반사판은, 전형적으로, 넓은 부지나 건물 옥상과 같이 태양광 또는 태양열을 잘 받을 수 있는 곳에 거치대를 설치하고 이 거치대 위에 고정하여 설치하게 된다. Solar panels used for photovoltaic power generation or solar panels used for solar heating or reflecting plates are typically installed on a large site or rooftop of a building where it can be well protected by sunlight or solar heat. do.

그런데, 태양의 방위각과 고도각은 지구의 공전과 자전에 따라 연중 및 하루중 계속 변화하므로, 태양전지판, 집열판 또는 반사판이 고정적으로 설치되어 있으면 태양 에너지의 이용효율이 매우 떨어지게 된다. 따라서, 종래부터 태양전지판이 태양의 방위각과 고도각에 따라 움직이도록 구동, 제어하는 태양 추적장치가 제안되어 있다.However, since the azimuth and elevation angles of the sun change continuously throughout the year and throughout the day according to the rotation and rotation of the earth, if the solar panel, the heat collecting plate or the reflecting plate is fixedly installed, the utilization efficiency of solar energy is very low. Therefore, conventionally, a solar tracking device for driving and controlling the solar panel to move according to the azimuth and elevation angles of the sun has been proposed.

예를 들어, 특허문헌 1에는, 태양전지판이 태양의 고도각을 추종하도록 회동시키는 제1 회전축과 태양의 방위각을 추종하도록 회전시키는 제2 회전축 및 회전판을 마련하고, 와이어를 이용하여 제1 회전축을 중심으로 태양전지판을 회동시키고, 모터와 기어를 이용하여 제2 회전축을 중심으로 태양전지판(회전판)을 회전시키는 태양광 발전 장치가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 특허문헌 1의 제1 회전축에 대응되는 남북구동축과 제2 회전축에 대응되는 동서구동축을 마련하고, 각각 와이어로 태양전지판을 남북구동 및 동서구동하는(따라서, 2줄의 와이어를 사용하는) 태양광 추적장치가 개시되어 있다.For example, Patent Literature 1 provides a first rotational axis for rotating the solar panel to follow the altitude angle of the sun and a second rotational axis and the rotational plate for rotating so as to follow the azimuth angle of the sun. There is disclosed a photovoltaic device that rotates a solar panel around its center and rotates a solar panel (rotating plate) around a second axis of rotation using a motor and a gear. In addition, Patent Document 2 provides a north-south driving axis corresponding to the first rotation axis of Patent Document 1 and an east-west driving axis corresponding to the second rotation axis, respectively, and the solar cell is driven from the north-south driving and the east-west driving with wires (hence, two lines of A solar tracking device using a wire is disclosed.

그러나, 특허문헌 1과 2는 회전판의 회전이나 와이어의 감고 풀기에 모터와 기어군을 사용하는데, 이 경우 정밀한 제어를 위해 고가의 모터가 필요하게 되고, 기어간에 발생하는 백래시(backlash)를 저감하기 위해서는 정밀도가 높은 고가의 기어가 필요하게 된다. 또한, 기어나 회전판과 같은 부품은 자체 중량이 무겁기 때문에 장치의 간소화가 곤란하고 설치와 유지관리에 많은 비용과 노력이 들어가게 된다. 또한, 특허문헌 2의 장치는 모터의 회전을 감속하기 위해 풀리와 벨트를 이용하고 있기 때문에 야외에서 장기간 사용시 벨트의 열화에 따른 내구성 저하를 피할 수 없으며, 와이어 중간부를 풀리(도르래)에 감고 이 풀리를 회전시킴으로써 와이어의 양방향 길이를 조절하고 있으나, 풀리가 회전하지 않는 경우에도 강한 바람과 같은 외력에 의해 와이어가 한쪽 방향으로 강하게 잡아당겨지는 경우 와이어와 풀리가 서로 미끄러져 태양전지판이 원하지 않는 방향으로 움직이는 문제가 있다.However, Patent Literatures 1 and 2 use motors and gear groups for rotation of a rotating plate or winding and unwinding wires. In this case, expensive motors are required for precise control, and the backlash generated between the gears is reduced. In order to achieve this, expensive gears with high precision are required. In addition, parts such as gears and rotating plates have a heavy weight, which makes it difficult to simplify the apparatus and requires a lot of cost and effort for installation and maintenance. In addition, since the device of Patent Document 2 uses a pulley and a belt to slow down the rotation of the motor, it is inevitable to reduce the durability due to the deterioration of the belt when used outdoors for a long time, and the wire middle part is wound around the pulley (pulle) The bidirectional length of the wire is adjusted by rotating, but even when the pulley does not rotate, if the wire is pulled strongly in one direction by an external force such as a strong wind, the wire and the pulley slide together and the solar panel is in an undesired direction. There is a problem moving.

특허문헌 1: 공개특허공보 제10-2011-0102706호Patent Document 1: Publication No. 10-2011-0102706 특허문헌 2: 공개실용신안공보 제20-2009-0009733호Patent Document 2: Published Utility Model Publication No. 20-2009-0009733

태양 에너지는 청정하면서도 연료와 후처리가 필요 없기 때문에 유지비용은 저렴하지만 초기 설치비용이 많이 든다는 단점이 있다. 특히, 태양 추적장치에 의한 태양 에너지의 이용효율 제고 효과는 널리 인식되어 있음에도 불구하고 널리 활용되지 않는 것은 장치 자체의 비용과 설치비용 때문이다. Solar energy is clean but requires no fuel and post-treatment, which means lower maintenance costs but higher initial installation costs. In particular, although the effect of improving the utilization efficiency of solar energy by the solar tracking device is widely recognized, it is not widely used due to the cost of the device itself and the installation cost.

본 발명은 이러한 사정을 고려하여 창안된 것으로서, 태양 추적장치의 구동부를 간소화시켜 장치 자체의 비용과 설치비용을 대폭으로 절감하면서도, 정밀한 구동이 가능한 태양 추적장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a solar tracking device capable of precise driving while greatly reducing the cost and installation cost of the device itself by simplifying the driving unit of the solar tracking device.

또한, 본 발명은 견고하면서도 간단한 방법으로 정확하게 판상 부재를 원하는 방향으로 구동, 제어할 수 있는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a method capable of accurately driving and controlling a plate member in a desired direction in a robust and simple manner.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 판상 부재의 구동 방법은, 중심점을 중심으로 임의의 방향으로 경사가능하게 설치된 판상 부재를, 원하는 방향을 향하도록 구동하는 방법으로서, 상기 판상 부재의 일 표면에서 삼각형을 이루는 3점에 각각 1줄씩, 총 3줄의 와이어의 각각의 일단이 연결되어 있고, 상기 3줄의 와이어의 각각의 타단은 각각 상기 판상 부재의 일 표면과 이격되어 임의의 한 점에 고정되되, 상기 3줄의 와이어는 각각의 일단에서 타단까지의 길이를 조절가능하게 설치되어 있고, 상기 판상 부재가 원하는 방향을 향하도록, 상기 3줄의 와이어 각각의 일단에서 타단까지의 길이를 조절하는 단계를 포함한다.A driving method of a plate member according to the present invention for achieving the above object is a method of driving a plate member installed in an arbitrary direction about a center point to be in a desired direction. One end of each of three lines of wires is connected to each of the three points that form a triangle on the surface, and each other end of each of the three lines of wires is spaced apart from one surface of the plate-like member at any one point. It is fixed to, but the three wires are provided to adjust the length from each end to the other end, and the length from one end to the other end of each of the three wires so that the plate-like member is directed in the desired direction Adjusting.

또한, 본 발명에 따른 판상 부재의 구동 장치는, 상단부에 유니버설 조인트가 형성되고 지면 또는 고정 구조물에 고정되는 지주; 임의의 방향으로 경사 구동이 가능하도록 상기 유니버설 조인트에 일 표면의 중심이 결합된 판상 부재; 상기 판상 부재의 일 표면에서 삼각형을 이루는 3점에 각각의 일단이 고정되고, 타단이 상기 지주에 고정된 3줄의 와이어; 상기 3줄의 와이어 각각의 양단부 또는 양단부 사이에 설치되고, 상기 3줄의 와이어 각각을 감거나 풀도록 회전 가능한 3개의 보빈과, 상기 3개의 보빈 각각을 회전시키는 3개의 모터를 포함하는 구동부; 및 상기 판상 부재가 원하는 방향을 향하도록 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 조절하는 신호를 상기 구동부에 전달하여 상기 3개의 보빈 각각을 회전시키는 제어부;를 포함한다.In addition, the drive device of the plate-like member according to the present invention, the universal joint is formed in the upper end and the support is fixed to the ground or fixed structure; A plate member having a center of one surface coupled to the universal joint to enable inclined driving in an arbitrary direction; Three rows of wires, one end of which is fixed to three points forming a triangle on one surface of the plate-like member, and the other end of which is fixed to the support; A drive unit installed between both ends or both ends of each of the three rows of wires, the drive unit including three bobbins rotatable to wind or unwind each of the three rows of wires, and three motors to rotate each of the three bobbins; And a control unit which transmits a signal for adjusting the length of each of the three wires to the driving unit so that the plate member faces the desired direction and rotates each of the three bobbins.

여기서, 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 조절하는 것은, 구체적으로는 다음의 3 가지 방법으로 구현될 수 있다.Here, adjusting the length of each of the three wires may be implemented in three ways.

첫째, 상기 판상 부재에 상기 판상 부재가 현재 향하고 있는 방향을 검출하는 현재방향 검출센서를 설치하여 두고, (a) 상기 현재방향 검출센서를 이용하여 상기 판상 부재가 현재 향하고 있는 방향을 검출하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 검출된 판상 부재의 현재 방향과 상기 원하는 방향을 비교하는 단계; (c) 상기 (b) 단계의 비교 결과가 일치하게 되는 방향으로 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 증가시키거나 감소시키는 단계; 및 (d) 상기 3줄의 와이어 각각에 대하여, 상기 (b) 단계의 비교 결과 그 차이가 미리 정해진 오차범위 내에 들어갈 때까지 상기 (a) 단계 내지 (c) 단계를 반복하는 단계;를 포함하여 구현될 수 있다.First, a current direction detection sensor is installed in the plate member to detect a direction in which the plate member is currently facing, and (a) detecting a direction in which the plate member is currently facing using the current direction detection sensor; (b) comparing the current direction of the plate member detected in the step (a) with the desired direction; (c) increasing or decreasing the length of each of the three rows of wires in a direction in which the comparison result of step (b) coincides; And (d) repeating steps (a) to (c) for each of the three rows of wires until the difference is within a predetermined error range as a result of the comparison in step (b). Can be implemented.

여기서, 상기 현재방향 검출센서는, 상기 판상 부재가, 상기 판상 부재가 설치된 평면상에서 직교하는 두 개의 축을 중심으로 회동한 각도를 각각 검출하는 두 개의 각도 센서이고, 상기 (a) 단계에서는, 상기 판상 부재가 현재 향하고 있는 방향인 상기 판상 부재의 중심에서 상기 판상 부재의 다른 표면에 수직한 법선 벡터의 방위각과 고도각을, 상기 두 개의 각도 센서에서 각각 검출된 상기 판상 부재가 회동한 각도로부터 산출할 수 있다.Here, the present direction detection sensor is two angle sensors for detecting the angle that the plate member is rotated about two axes perpendicular to the plane on which the plate member is installed, and in the step (a), the plate plate The azimuth and elevation angles of the normal vector perpendicular to the other surface of the plate member at the center of the plate member, which is the direction the member is currently facing, can be calculated from the angles of rotation of the plate member detected by the two angle sensors, respectively. Can be.

둘째, 상기 판상 부재의 다른 표면에는 상기 판상 부재가 추적해야할 대상물로부터의 빛, 열, 전기적 및 자기적 신호 중 적어도 어느 하나의 신호의 강도를 검출함으로써 상기 판상 부재가 이루는 평면에 대한 상기 대상물의 현재 방향을 검출하는 대상물 방향 검출센서를 설치하여 두고, (a) 상기 대상물 방향 검출센서를 이용하여 상기 판상 부재가 이루는 평면에 대한 상기 대상물의 현재 방향을 검출하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 검출된 상기 대상물의 현재 방향과 상기 판상 부재가 이루는 평면에 수직인 방향을 비교하는 단계; (c) 상기 (b) 단계의 비교 결과가 일치하게 되는 방향으로 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 증가시키거나 감소시키는 단계; (d) 상기 3줄의 와이어 각각에 대하여, 상기 (b) 단계의 비교 결과 그 차이가 미리 정해진 오차범위 내에 들어갈 때까지 상기 (a) 단계 내지 (c) 단계를 반복하는 단계;를 포함하여 구현될 수 있다.Second, on the other surface of the plate member the current of the object relative to the plane formed by the plate member by detecting the intensity of at least one of light, thermal, electrical and magnetic signals from an object to be tracked by the plate member. Installing an object direction detection sensor for detecting a direction; (a) detecting a current direction of the object with respect to a plane formed by the plate member by using the object direction detection sensor; (b) comparing a current direction of the object detected in step (a) with a direction perpendicular to a plane formed by the plate member; (c) increasing or decreasing the length of each of the three rows of wires in a direction in which the comparison result of step (b) coincides; (d) repeating steps (a) to (c) for each of the three rows of wires until the difference is within a predetermined error range as a result of the comparison in step (b). Can be.

셋째, 상기 3줄의 와이어 각각에 상기 3줄의 와이어 각각의 현재 길이를 검출하는 와이어 길이 검출센서를 설치하여 두고, (a) 상기 판상 부재가 상기 원하는 방향을 향할 때의 상기 3줄의 와이어 각각의 길이인 목표 길이를 산출하는 단계; (b) 상기 와이어 길이 검출센서를 이용하여 상기 3줄의 와이어 각각의 현재 길이를 검출하는 단계; (c) 상기 3줄의 와이어 각각에 대하여, 상기 (a) 단계에서 산출된 목표 길이와 상기 (b) 단계에서 검출된 현재 길이를 비교하는 단계; (d) 상기 (c) 단계의 비교 결과가 일치하게 되는 방향으로 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 증가시키거나 감소시키는 단계; 및 (e) 상기 3줄의 와이어 각각에 대하여, 상기 (c) 단계의 비교 결과 그 차이가 미리 정해진 오차범위 내에 들어갈 때까지 상기 (b) 단계 내지 (d) 단계를 반복하는 단계;를 포함하여 구현될 수 있다.Third, a wire length detection sensor is provided in each of the three wires to detect the current length of each of the three wires, and (a) each of the three wires when the plate member faces the desired direction. Calculating a target length that is a length of; (b) detecting a current length of each of the three wires using the wire length detection sensor; (c) comparing, for each of the three rows of wires, a target length calculated in step (a) with a current length detected in step (b); (d) increasing or decreasing the length of each of the three rows of wires in a direction in which the comparison result of step (c) coincides; And (e) repeating steps (b) to (d) for each of the three rows of wires until the difference is within a predetermined error range as a result of the comparison in step (c). Can be implemented.

또한, 본 발명에 따른 태양 추적장치는, 상기의 판상 부재 구동 장치를 포함하고, 상기 판상 부재는, 태양으로부터의 태양 에너지를 집열, 집광 또는 반사하는 판상 부재이고, 상기 제어부는, 태양의 고도각 및 방위각에 따라 상기 판상 부재가 태양을 추적하여 원하는 방향을 향하도록 상기 구동부를 제어하도록 구성된다.Moreover, the solar tracking apparatus which concerns on this invention contains said plate-shaped member drive apparatus, The said plate-shaped member is a plate-shaped member which collects, condenses, or reflects the solar energy from the sun, The said control part is the elevation angle of the sun. And control the drive unit such that the plate member tracks the sun and faces the desired direction according to an azimuth angle.

여기서, 상기 제어부는, 상기 제어부는, 현재의 날짜와 시각을 계수하는 시계; 및 날짜와 시각에 따른 태양의 고도각 및 방위각을 저장하는 메모리;를 구비하고, 상기 제어부가 상기 메모리로부터 현재의 날짜와 시각에 따른 태양의 고도각 및 방위각을 읽어들여 상기 원하는 방향을 산출하도록 구성될 수 있다.The control unit may include a clock that counts a current date and time; And a memory for storing the altitude and azimuth angle of the sun according to a date and time, wherein the controller is configured to read the altitude and azimuth angle of the sun according to a current date and time from the memory to calculate the desired direction. Can be.

또한, 상기 제어부는, 태양의 고도각 및 방위각 별로, 상기 판상 부재가 태양을 추적하여 원하는 방향을 향하도록 하는 3줄의 와이어 각각의 길이를 저장하는 룩업 테이블을 포함하고, 상기 제어부는 상기 룩업 테이블로부터 현재의 태양의 고도각 및 방위각에 대응되는 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 읽어들여 상기 구동부에 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 조절하는 신호를 전달하도록 구성될 수 있다.The control unit may further include a look-up table for storing the length of each of three lines of wires that allow the plate-shaped member to track the sun in a desired direction for each altitude and azimuth angle of the sun, and the control unit includes the look-up table. It may be configured to read a length of each of the three lines of wires corresponding to the altitude and azimuth of the current sun from the current to transmit a signal for adjusting the length of each of the three lines of wire to the drive.

또한, 상기 제어부는, 현재의 날짜와 시각을 계수하는 시계; 및 날짜와 시각 별로, 상기 판상 부재가 태양을 추적하여 원하는 방향을 향하도록 하는 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 저장하는 룩업 테이블;을 포함하고, 상기 제어부는 상기 룩업 테이블로부터 현재의 날짜와 시각에 대응되는 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 읽어들여 상기 구동부에 전달하도록 구성될 수 있다.The controller may further include a clock that counts a current date and time; And a look-up table for storing the length of each of the three lines of wires to allow the plate member to track the sun and face the desired direction by date and time. The control unit includes a current date and time from the look-up table. The length of each of the three lines of wire corresponding to the read may be configured to deliver to the drive.

또한, 상기 상기 제어부는, 태양의 고도각 및 방위각 별로, 상기 판상 부재가 태양을 추적하여 원하는 방향을 향하도록 하는 상기 유니버설 조인트의 두 회동축을 중심으로 한 상기 판상 부재의 회동각도와, 이 회동각도에 따른 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 저장하는 룩업 테이블;을 구비하고, 상기 제어부는 상기 룩업 테이블로부터 현재의 태양의 고도각 및 방위각에 대응되는 상기 판상 부재의 회동각도와 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 읽어들여 상기 구동부에 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 조절하는 신호를 전달하도록 구성될 수 있다.The control unit may be configured to rotate the angle of rotation of the plate member about two rotation axes of the universal joint to track the sun in a desired direction for each altitude and azimuth angle of the sun. And a lookup table for storing the length of each of the three rows of wires according to an angle, wherein the controller is configured to rotate the angle of rotation of the plate member corresponding to the altitude and azimuth angle of the current sun from the lookup table. The length of each wire may be read to transmit a signal for adjusting the length of each of the three wires to the driving unit.

나아가, 상기 제어부는, 현재의 날짜와 시각을 계수하는 시계; 및 날짜와 시각 별로, 상기 판상 부재가 태양을 추적하여 원하는 방향을 향하도록 하는 상기 유니버설 조인트의 두 회동축을 중심으로 한 상기 판상 부재의 회동각도와, 이 회동각도에 따른 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 저장하는 룩업 테이블;을 구비하고, 상기 제어부는 상기 룩업 테이블로부터 현재의 날짜와 시각에 대응되는 상기 판상 부재의 회동각도와 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 읽어들여 상기 구동부에 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 조절하는 신호를 전달하도록 구성될 수 있다.Further, the control unit, the clock for counting the current date and time; And a rotation angle of the plate member about the two rotational axes of the universal joint for tracking the sun and pointing the sun in a desired direction by date and time, and each of the three rows of wires according to the rotation angle. The lookup table for storing the length of the; The control unit reads the rotation angle of the plate-like member and the length of each of the three lines of wires corresponding to the current date and time from the lookup table to the drive unit 3 It may be configured to carry a signal that adjusts the length of each wire of the string.

본 발명은 구체적으로, 상기 판상 부재가 태양전지판 또는 집열판이고, 상기 판상 부재가 향하는 최적의 방향이 태양의 방향과 일치하도록 구동 제어함으로써 활용될 수 있다.Specifically, the plate member may be a solar panel or a heat collecting plate, and may be utilized by driving control so that an optimal direction of the plate member is in line with the direction of the sun.

또한, 본 발명은 구체적으로, 상기 판상 부재가 태양 에너지를 집열, 집광하는 집열판, 집광판 또는 태양전지판이고, 상기 판상 부재가 향하기를 원하는 방향이 태양의 방향과 일치하도록 구동 제어함으로써 활용될 수 있다.In addition, the present invention is specifically, the plate member is a heat collecting plate for collecting and condensing solar energy, a light collecting plate or a solar cell plate, it can be utilized by drive control so that the direction that the plate member wants to be in line with the direction of the sun.

또한, 본 발명은, 상기 판상 부재가 태양광을 상기 태양 추적장치와 이격된 일지점으로 반사하는 반사판이고, 상기 판상 부재가 향하기를 원하는 방향이, 태양, 상기 반사판의 중심 및 상기 일지점이 이루는 각을 이등분하는 방향이 되도록 구동 제어함으로써 활용될 수 있다.In addition, the present invention, the plate member is a reflecting plate for reflecting the sunlight to a point spaced apart from the sun tracking device, the direction that the plate member wants to face, the sun, the center of the reflecting plate and the angle formed by the one point It can be utilized by the drive control so that the direction of bisector.

이 경우, 태양광 반사장치는 상기의 태양 추적장치를 복수 개 포함하되, 상기 복수의 태양 추적장치 각각의 반사판이 상기 일지점으로 태양광을 반사하도록 구성되어 적용될 수 있다.In this case, the solar reflector includes a plurality of the above-described solar tracking device, the reflector of each of the plurality of solar tracking device may be configured and applied to reflect the sunlight to the one point.

본 발명에 따르면, 판상 부재를 3줄의 와이어를 이용하여 지탱하고 경사 구동함으로써, 판상 부재의 구동 장치의 구동부를 현저하게 간소화할 수 있다. 따라서, 장치 자체의 비용은 물론이고 설치비용도 대폭 절감할 수 있다. 특히, 본 발명을 태양광 반사 장치에 적용하는 경우, 대단위 태양광 발전소뿐만 아니라 소규모의 태양광/태양열 이용 장치의 보급에도 크게 기여할 수 있다.According to the present invention, the drive member of the drive device for the plate member can be significantly simplified by supporting and inclining the plate member using three rows of wires. Therefore, not only the cost of the device itself but also the installation cost can be greatly reduced. In particular, when the present invention is applied to a solar light reflecting device, it can greatly contribute to the spread of not only a large-scale solar power plant but also a small-scale solar / solar using device.

또한, 본 발명에 따르면 3줄의 와이어를 독립적으로 구동함으로써 백래시와 같은 문제를 초래하지 않고 정밀한 구동이 가능하다.In addition, according to the present invention, by independently driving three lines of wires, precise driving is possible without causing problems such as backlash.

또한, 본 발명의 판상 부재의 구동 장치 및 방법은 3줄의 와이어를 이용함으로써 3점 지지구조가 되어 역학적으로 매우 안정적인 구조가 된다. 따라서, 옥외에 노출시 필연적인 강풍이나 태풍과 같은 환경에서도 안정적으로 사용할 수 있다.In addition, the drive device and method of the plate member of the present invention is a three-point support structure by using three rows of wires, resulting in a highly mechanically stable structure. Therefore, it can be stably used even in environments such as strong winds and typhoons, which are inevitable when exposed to the outdoors.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 추적장치의 위쪽에서 바라본 개략 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 태양 추적장치의 아래쪽에서 바라본 개략 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 태양 추적장치의 구동부 내부를 도시한 확대 사시도이다.
도 4의 (a)와 (b)는 각각 본 발명과 종래기술에 따른 와이어 구동부인 보빈과 풀리의 구동원리를 비교하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6는 도 1에 도시된 태양 추적장치의 구동 메커니즘(판상 부재의 구동 방법)을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 추적장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 추적장치를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 태양 추적장치의 구동부를 도시한 확대 사시도이다.
도 10은 도 8에 도시된 태양 추적장치에서 유니버설 조인트에 의해 연결되는 구조를 상세히 도시한 확대 사시도이다.
도 11은 도 8에 도시된 태양 추적장치의 구동 메커니즘(판상 부재의 구동 방법)을 설명하기 위한 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
1 is a schematic perspective view from above of a sun tracking device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view from below of the sun tracking device shown in FIG. 1. FIG.
3 is an enlarged perspective view illustrating the inside of a driving unit of the solar tracking device shown in FIG. 1.
4 (a) and 4 (b) are diagrams for comparing driving principles of bobbins and pulleys, which are wire driving units according to the present invention and the prior art, respectively.
5 and 6 are diagrams for explaining the driving mechanism (the driving method of the plate member) of the sun tracking device shown in FIG.
7 is a view schematically showing a sun tracking device according to another embodiment of the present invention.
8 is a front view schematically showing a sun tracking device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an enlarged perspective view illustrating a driving unit of the solar tracking device illustrated in FIG. 8.
FIG. 10 is an enlarged perspective view showing in detail the structure connected by the universal joint in the solar tracking device shown in FIG.
FIG. 11 is a view for explaining a driving mechanism (drive method of the plate member) of the solar tracking device shown in FIG. 8.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 여기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, the terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings, but should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

또한, 이하에서는, 태양 추적 장치를 실시예로 들어 설명하지만, 본 발명은 태양 추적 장치 및 그 방법에만 한정되지 않고, 위성 안테나 등이 위성 등을 추적하도록 하거나, 나아가 임의의 판상 부재가 임의의 원하는 방향을 향하도록 하는 데에 적용할 수 있다.Incidentally, hereinafter, the sun tracking device will be described as an embodiment, but the present invention is not limited to the sun tracking device and the method thereof. It can be applied to direct the direction.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 추적장치를 각각 위쪽 및 아래쪽에서 바라본 개략 사시도이고, 도 3은 본 실시예에 따른 태양 추적장치의 구동부 내부를 도시한 확대 사시도이다.1 and 2 are schematic perspective views of the sun tracking device according to an embodiment of the present invention viewed from above and below, respectively, and FIG. 3 is an enlarged perspective view showing the inside of a driving unit of the sun tracking device according to the present embodiment.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 추적장치는, 지면이나 건물 옥상 등의 고정 구조물에 고정되는 지주(10), 태양으로부터 태양 에너지를 받는 판상 부재(20), 3줄의 와이어(31,32,33), 3줄의 와이어 각각의 길이를 독립적으로 조절하는 구동부(40), 및 구동부(40)를 제어하는 제어부(50)를 포함한다.1 to 3, a solar tracking device according to an embodiment of the present invention includes a support 10 fixed to a fixed structure such as a ground or a building roof, a plate member 20 that receives solar energy from the sun, Three wires (31, 32, 33), the drive unit 40 for independently adjusting the length of each of the three lines of wire, and a control unit 50 for controlling the drive unit 40.

지주(10)는 상부 구조물 즉, 판상 부재(20), 와이어(31,32,33), 구동부(40) 및 제어부(50)를 지탱하면서 지면 등에 고정될 수 있는 구조의 봉상 부재이다. 지주(10)는 전형적으로 철제의 봉으로 이루어지나, 상부 구조물을 지탱할 수 있고 옥외의 환경에 내구성을 가진다면 그 재질은 특별히 한정되지는 않는다. 한편, 지주(10)의 상단부에는 유니버설 조인트(11)가 형성되어 있어 판상 부재(20)가 동서남북 어느 방향으로도 경사지게 움직일 수 있도록 연결된다. 여기서 유니버설 조인트라 함은, 도 2에 도시된 바와 같이 서로 교차하는 방향의 두 회전축을 중심으로 각각 회동가능한 연결부재이나, 볼과 이 볼을 감싸는 부재로 이루어진 볼 조인트 등과 같이 연결되는 두 부재를 어느 방향으로도 움직이게 할 수 있다면, 구체적인 종류는 제한되지 않는다. 다만, 볼 조인트를 이용하는 경우에는 강풍 등의 외력에 의해 판상 부재(20)가 지주(10)를 중심으로 회전하여 와이어(31,32,33)가 꼬이거나 심한 경우 판상 부재(20)가 파손될 수 있으므로, 강풍 등에 노출되는 환경에 사용하는 경우에는 전술한 두 회전축을 중심으로 각각 회동가능하면서 지주(10)를 중심으로 회전하지는 않는 구조의 유니버설 조인트를 사용하는 것이 바람직하다.The strut 10 is a rod-shaped member having a structure that can be fixed to the ground while supporting the upper structure, that is, the plate member 20, the wires 31, 32, and 33, the driving unit 40, and the control unit 50. The post 10 is typically made of steel rods, but the material is not particularly limited as long as it can support the upper structure and is durable in an outdoor environment. On the other hand, the upper end of the support 10 is formed with a universal joint 11 is connected to the plate-like member 20 to be able to move inclined in any direction. Herein, the universal joint refers to two members connected to each other such as a joint member rotatable about two rotation axes in a direction intersecting each other as shown in FIG. 2, or a ball joint composed of a ball and a member surrounding the ball. If it can move also in the direction, the specific type is not limited. However, in the case of using a ball joint, the plate member 20 rotates around the support 10 by an external force such as a strong wind, so that the wires 31, 32, and 33 are twisted or the plate member 20 may be damaged in severe cases. Therefore, when used in an environment exposed to strong wind or the like, it is preferable to use a universal joint having a structure that can be rotated around the two rotation shafts described above but does not rotate about the support 10.

또한, 본 실시예에서 지주(10)는 구조의 간소화를 위해 단일의 기둥으로 이루어지지만, 필요하다면 중앙의 지주(10)를 측방에서 지지하는 구조의 측방 부가 기둥을 더 구비할 수도 있다.In addition, in the present embodiment, the support 10 is made of a single pillar for the purpose of simplifying the structure, but if necessary, it may further include a side additional pillar of the structure supporting the central support 10 from the side.

판상 부재(20)는 본 실시예에서 태양광을 받아 발전하는 태양전지들이 다수 배치된 태양전지판 또는 태양열을 집열하는 집열판이나, 후술하는 다른 실시예에서는 태양광을 제3의 지점으로 반사하는 반사판이다. 판상 부재(20)는 전형적으로 원반 형태이지만, 4각형이나 6각형 등의 다각형으로 이루어져도 무방하다. 한편, 판상 부재(20)는 그 저면 중앙에서 전술한 유니버설 조인트(11)를 통해 지주(10)에 결합된다. 또한, 판상 부재(20)의 상면에는 태양의 고도각과 방위각을 검출하는 센서나 판상 부재(20)의 경사방향과 경사각을 검출하는 센서가 배치될 수도 있다.The plate member 20 is a solar panel or a heat collecting plate for collecting solar heat in which a plurality of solar cells are generated by receiving solar power in this embodiment, or in another embodiment described later reflecting plate reflecting sunlight to a third point to be. The plate member 20 is typically in the form of a disk, but may be made of a polygon such as a quadrilateral or a hexagon. On the other hand, the plate-like member 20 is coupled to the support 10 through the above-described universal joint 11 at the bottom center thereof. Moreover, the sensor which detects the altitude and azimuth angle of the sun, or the sensor which detects the inclination direction and inclination angle of the plate-shaped member 20 may be arrange | positioned on the upper surface of the plate-shaped member 20.

3줄의 와이어(31,32,33)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 판상 부재(20)의 저면에서 삼각형을 이루는 3점(A1,A2,A3)에 각각의 일단이 연결되고, 타단은 구동부(40)에 마련된 3개의 보빈(43)에 각각 고정되어 독립적으로 감기거나 풀림으로써 그 길이가 독립적으로 조절될 수 있다. 따라서, 3줄의 와이어(31,32,33)의 길이를 각각 독립적으로 조절함으로써 판상 부재(20)가 동서남북 임의의 방향으로 경사지게 할 수 있다. 한편, 3줄의 와이어(31,32,33)는 전형적으로 강철선으로 이루어지지만, 바람등의 외력에 견디면서 판상 부재(20)를 잡아당겨 지탱할 수 있다면 그 재질은 특별히 한정되지 않는다.As shown in FIG. 2, the three wires 31, 32, and 33 have one end connected to three points A1, A2, and A3 that form a triangle on the bottom of the plate member 20, and the other end thereof. Silver is fixed to each of the three bobbin (43) provided in the drive unit 40, the length can be independently adjusted by winding or unwinding independently. Therefore, the plate member 20 can be inclined in an arbitrary direction in the north, south, east, and west directions by independently adjusting the lengths of the three wires 31, 32, and 33. On the other hand, the three wires (31, 32, 33) is typically made of a steel wire, but the material is not particularly limited as long as it can support the plate member 20 to withstand the external force, such as wind.

판상 부재(20)의 저면에서 3줄의 와이어(31,32,33)의 각각의 일단이 연결되는 3점(A1,A2,A3)은, 필수적이지는 않지만, 제어의 간소화와 힘의 균형을 고려하여 판상 부재(20)의 중심(O)에서 동일한 거리를 가지고 정삼각형을 이루는 것이 바람직하다. 또한, 제어의 간소화와 힘의 균형을 고려하여, 3줄의 와이어(31,32,33) 각각의 타단쪽 연장선이, 상기 원점에서 상기 부재의 저면쪽으로 이격된 1점인 공통의 구동점에 수렴되는 것이 바람직하다.The three points A1, A2, and A3, to which one end of each of the three wires 31, 32, and 33 are connected at the bottom of the plate member 20, are not essential, but simplify the control and balance the power. In consideration, it is preferable to form an equilateral triangle with the same distance from the center O of the plate member 20. Further, in consideration of the simplification of control and the balance of power, the other end extension lines of the three wires 31, 32, and 33 are converged to a common driving point, which is one point spaced from the origin to the bottom surface of the member. It is preferable.

구동부(40)는 판상 부재(20)의 하부에서 지주(10)에 고정되어, 3줄의 와이어(31,32,33) 각각을 잡아당기거나 풀어줌으로써 3줄의 와이어(31,32,33) 각각의 길이를 조절한다. 구체적으로, 구동부(40)는, 3줄의 와이어(31,32,33) 각각의 타단이 고정되어 감기거나 풀리는 3개의 보빈(43)과, 3개의 보빈(43) 각각을 회전시키는 3개의 모터(41)를 구비한다. 여기서, 모터(41)로는 회전 디코더와 같은 센서가 구비되어 폐회로 제어(closed loop control)가 가능한 서보 모터를 사용할 수 있다. 또한, 개방 회로 제어(open loop control) 방식을 사용하는 스테핑 모터나 직류 모터를 사용할 수도 있다. The driving unit 40 is fixed to the support 10 at the lower portion of the plate member 20, and pulls or releases each of the three wires 31, 32, and 33, so that the three wires 31, 32, and 33 are pulled out. Adjust the length of each. In detail, the driving unit 40 includes three bobbins 43, the other end of each of the three wires 31, 32, and 33, which are fixed or wound, and three motors that rotate each of the three bobbins 43, respectively. 41 is provided. Here, the motor 41 may be a servo motor provided with a sensor such as a rotation decoder to enable closed loop control. A stepping motor or a DC motor using an open loop control method may also be used.

한편, 바람등의 외력에 의해 판상 부재(20)가 움직여 와이어(31,32,33)가 풀리지 않도록, 되도록 큰 감속비를 갖는 모터를 사용할 필요가 있다. 이를 위해 큰 감속비를 갖는 고가의 서보 모터를 사용할 수도 있지만, 3개의 모터(41) 각각과 3개의 보빈(43) 각각의 사이에서 모터와 보빈의 회전방향 또는 회전비를 전환하는 동력 전달 기구(42)를 포함하는, 기어드(geared) DC 모터를 사용할 수 있다. 다만, 기어를 사용할 경우 백래시를 방지하기 위한 부가적인 수단이나 고가의 기어가 필요하지만, 본 발명에 의하면 통상적인 기어를 사용하더라도 종래기술에 비해 백래시 등의 단점이 효과적으로 극복되므로(이에 대해서는 후술한다), 본 발명에서는 저렴한 비용으로 큰 감속비의 모터가 구현된다. On the other hand, it is necessary to use a motor having a large reduction ratio so that the plate member 20 does not move by the external force such as wind and the wires 31, 32, 33 do not loosen. For this purpose, an expensive servo motor having a large reduction ratio may be used, but a power transmission mechanism 42 for switching the rotation direction or rotation ratio of the motor and bobbin between each of the three motors 41 and each of the three bobbins 43. It can be used, the geared (geared) DC motor. However, when the gear is used, additional means or expensive gears are required to prevent backlash, but according to the present invention, the disadvantages of backlash and the like are effectively overcome even in the case of using the conventional gear (to be described later). In the present invention, a motor of a large reduction ratio is implemented at low cost.

도 3에서 참조부호 44는 칸막이벽으로서, 각 그룹을 이루는 모터(41), 보빈(43) 및 동력 전달 기구(42)는 각각의 칸막이벽(44)에 안정적으로 고정된다.In FIG. 3, reference numeral 44 denotes a partition wall, and the motor 41, the bobbin 43, and the power transmission mechanism 42 constituting each group are stably fixed to the respective partition walls 44.

제어부(50)는, 태양의 고도각 및 방위각에 따라 판상 부재(20)가 태양을 추적하여 원하는 최적의 방향을 향하도록 3줄의 와이어(31,32,33) 각각의 길이를 조절하는 구동부(40)를 제어한다. 제어부(50)는, 전형적으로, 제어 알고리즘을 포함하는 프로그램과, 제어에 필요한 각종 데이터 등을 저장하는 메모리, 마이크로프로세서 등을 포함한다. 제어부(50)의 실질적인 구성과 동작에 대해서는 후술하는 본 발명의 와이어 구동 메커니즘(판상 부재의 구동 방법)에서 설명하기로 한다.The controller 50 may include a driving unit for adjusting the length of each of the three wires 31, 32, and 33 so that the plate member 20 tracks the sun and faces the desired direction according to the sun's altitude and azimuth angle ( 40). The control unit 50 typically includes a program including a control algorithm, a memory for storing various data required for control, and the like, and a microprocessor. The substantial structure and operation | movement of the control part 50 are demonstrated by the wire drive mechanism (drive method of a plate member) of this invention mentioned later.

한편, 도 3에서 제어부(50)는 구동부(40) 즉, 모터(41), 동력 전달 기구(42) 및 보빈(43)이 장착되는 공간에 설치되는 것으로 설명되었으나, 제어부의 설치 위치는 도 3에 도시된 예에 한정되지는 않는다. 또한, 도 1 내지 도 3에서 구동부(40)는 지면과 일정한 거리를 두고 이격되어 지주(10)에 고정되는 것으로 도시되었는데, 이는 구동부(40)가 침수되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 구동부(40)를 방수가능하게 구성한다면 구동부(40)는 지면에 밀착하여 고정되어도 무방하다.Meanwhile, in FIG. 3, the controller 50 is installed in a space in which the driving unit 40, that is, the motor 41, the power transmission mechanism 42, and the bobbin 43 are mounted, but the installation position of the control unit is illustrated in FIG. 3. It is not limited to the example shown in. In addition, in FIGS. 1 to 3, the driving unit 40 is spaced apart from the ground at a predetermined distance and is fixed to the support 10, which is to prevent the driving unit 40 from being flooded, and the driving unit 40. If it is configured to be waterproof, the driving unit 40 may be fixed in close contact with the ground.

한편, 전술한 모터(41)와 제어부(50), 나아가 전술한 센서를 구비하는 경우 센서의 동작에 필요한 전원은, 태양 추적장치가 설치되는 건물로부터 직접 공급받거나 독립적인 배터리를 사용할 수 있다. 또한, 상기 판상 부재(20)가 태양전지판인 경우에는 그로부터 직접 전원을 공급받을 수 있고, 상기 판상 부재(20)가 집열판이나 반사판인 경우에는 모터(41)와 제어부(50)에 필요한 용량에 맞는 태양전지를 판상 부재(20)의 소정 개소에 배치하여 그로부터 전원을 공급받을 수도 있다.Meanwhile, when the motor 41, the controller 50, and the sensor described above are provided, power required for the operation of the sensor may be directly supplied from a building in which the sun tracking device is installed or an independent battery may be used. In addition, when the plate member 20 is a solar panel, power can be directly supplied therefrom, and when the plate member 20 is a heat collecting plate or a reflecting plate, the capacity required for the motor 41 and the controller 50 may be adjusted. The solar cell may be arranged at a predetermined position of the plate member 20 to receive power therefrom.

여기서, 제어부(50)의 구체적인 구성 즉, 본 실시예에 따른 태양 추적장치의 동작에 대해 설명하기에 앞서, 위와 같이 구성된 본 실시예의 태양 추적장치의 장점 및 효과에 대해 설명한다.Here, before describing the specific configuration of the control unit 50, that is, the operation of the sun tracking device according to the present embodiment, the advantages and effects of the sun tracking device of the present embodiment configured as described above will be described.

먼저, 본 실시예에 따르면 태양 추적장치를 현저하게 간소화하고 비용을 획기적으로 줄일 수 있다. First, according to this embodiment, the sun tracking device can be significantly simplified and the cost can be drastically reduced.

즉, 본 실시예에서는 구동부를, 3줄의 와이어(31,32,33)를 각각 구동하기 위한 모터(41), 보빈(43) 및 최소한의 기어만을 구비하는 동력 전달 기구(42)로 구성함으로써, 특허문헌 1 및 2를 포함하는 종래기술에 비해 장치가 현저하게 간소화된다. 특히, 본 실시예에서 모터(41)는 고가의 서보 모터나 다른 종래기술에서 사용하는 고가의 리니어 모터가 아닌 저렴한 비용으로 큰 감속비가 구현되는 모터를 사용하여 비용을 큰 폭으로 저감할 수 있다. 또한, 본 실시예의 모터(41)의 용량은 종래기술에 비해 작은 용량의 것을 사용할 수 있는데, 이는 3줄의 와이어(31,32,33)가 연결되는 3점(A1,A2,A3)이 판상 부재(20)의 반경방향 거의 끝단에 위치하므로 작은 힘으로도 판상 부재(20)를 정밀하게 경사 구동할 수 있기 때문이다.In other words, in the present embodiment, the driving unit comprises a motor 41, a bobbin 43, and a power transmission mechanism 42 having only a minimum gear for driving the three lines of wires 31, 32, and 33, respectively. In comparison with the prior art including Patent Documents 1 and 2, the apparatus is significantly simplified. In particular, the motor 41 in the present embodiment can significantly reduce the cost by using a motor having a large deceleration ratio at a low cost rather than an expensive servo motor or other expensive linear motor used in the related art. In addition, the capacity of the motor 41 of the present embodiment may be a smaller capacity than that of the prior art, which has three points A1, A2, A3 to which three wires 31, 32, and 33 are connected. This is because the plate-like member 20 can be inclinedly driven precisely even with a small force because it is located at almost the end in the radial direction of the member 20.

또한, 본 실시예에서는 백래시를 저감하기 위해 정밀도가 높은 기어를 사용할 필요가 없다. 백래시(backlash)란 두 개의 기어가 맞물려 움직일 때 한쪽 기어가 움직이지 않더라도 다른 기어가 움직이는 현상을 말하는 것으로서, 특히 종래기술과 같이 기어의 수가 증가하는 경우에는 이러한 백래시가 누적되어 제어 오차(유격)가 급격하게 증가한다. 이러한 백래시를 저감하기 위해서는 정밀도가 높은 기어를 사용하거나, 항상적으로 기어를 한쪽 방향으로만 바이어스하는 방안이 고려되는데, 그만큼 추가적인 비용이 들어가게 된다. 즉, 정밀도가 높은 기어는 일반적인 기어보다 고가이고, 항상적으로 기어를 한쪽 방향으로 바이어스하기 위해서는 구동하지 않는 동안에도 바이어스를 위한 전력이 항상적으로 소모되게 된다.Further, in this embodiment, it is not necessary to use gears with high precision in order to reduce backlash. Backlash refers to a phenomenon in which other gears move even when one gear does not move when two gears move together. In particular, when the number of gears increases as in the prior art, such backlash accumulates and control error Increase rapidly. In order to reduce such backlash, it is considered to use a gear having a high precision or to bias the gear only in one direction at all times, which is an additional cost. That is, a high-precision gear is higher in price than a general gear, and in order to always bias the gear in one direction, the power for the bias is always consumed even when the gear is not driven.

이에 반해, 본 실시예에서는 3줄의 와이어를 독립적으로 구동함으로써 백래시와 같은 문제를 초래하지 않고 정밀한 구동이 가능하다. 즉, 본 실시예의 장치에서는 3줄의 와이어(31,32,33)를 구동하여 판상 부재(20)를 어느 방향으로 경사 구동할 때, 잡아당겨지는(즉, 감아야 하는) 와이어의 구동 모터만을 한 방향으로 회전시키고 풀리는 쪽의 와이어의 구동 모터는 적은 토크(전력)만으로도 풀리도록 할 수 있다. 따라서, 모터(41)는 실질적으로 한쪽 방향으로만 구동되고 그에 따라 기어 역시 실질적으로 한쪽 방향으로만 바이어스되게 되어 백래시가 근본적으로 없어지게 된다. On the other hand, in the present embodiment, driving of three lines of wires is independently performed, and precise driving is possible without causing problems such as backlash. That is, in the apparatus of the present embodiment, when driving three rows of wires 31, 32, 33 to incline the plate member 20 in any direction, only the drive motor of the wire to be pulled (that is, wound) The drive motor of the wire on the one side rotating and loosening can be loosened with only a small torque (power). Thus, the motor 41 is driven substantially in only one direction and therefore the gear is also biased in substantially one direction so that backlash is essentially eliminated.

보다 구체적으로 설명하면, 도 4에는 본 실시예의 와이어 구동 메커니즘(a)과, 특허문헌 1 및 2를 포함하는 종래기술에서의 와이어 구동 메커니즘(b)을 도시하고 있는데, 본 실시예의 경우(a)에는 와이어(31)를 잡아당기는(즉, 감는) 방향으로만 보빈(43)을 회전시키고 와이어(31)를 풀 때에는 현저하게 적은 토크(전력)만으로도 다른 쪽 와이어가 감기는 힘에 의해 쉽게 풀리도록 함에 반해, 종래기술의 경우(b)에는 하나의 와이어(31') 를 풀리(도르래)(43')에 감아서 이 풀리를 한쪽 방향으로 회전하면 하나의 와이어(31')가 한쪽 방향은 풀리고 다른 쪽 방향은 감기는 방식이다. 이에 반해, 전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 모터를 실질적으로 한쪽 방향으로만 구동할 수 있어 기어 역시 한쪽 방향으로만 바이어스되어 백래시가 근본적으로 없어지지만, 종래기술에서는 양방향으로 모터를 구동하여야 하고 그에 따라 기어도 한쪽 방향으로만 바이어스할 수 없는 구조가 되고 백래시는 필연적이다.More specifically, Fig. 4 shows a wire driving mechanism (a) of the present embodiment and a wire driving mechanism (b) in the prior art including patent documents 1 and 2, but in the case of this embodiment (a) The bobbin 43 is rotated only in the direction of pulling (ie winding) the wire 31, and when the wire 31 is released, the other wire is easily released by the force of the winding with only a small torque (power). On the other hand, in the case of the prior art (b), when one wire 31 'is wound around the pulley (pulle) 43' and the pulley is rotated in one direction, one wire 31 'is unwound in one direction. The other direction is winding. On the other hand, as described above, in the present embodiment, the motor can be driven substantially in only one direction, so that the gear is also biased in only one direction so that the backlash is essentially eliminated, but in the prior art, the motor must be driven in both directions. As a result, gears cannot be biased in only one direction, and backlash is inevitable.

게다가, 종래기술의 경우(b)에는 와이어(31')가 풀리(43')에 감기기만 할 뿐 고정되지는 않으므로, 강풍 등의 외력에 의해 와이어(31')가 한쪽 방향으로 강하게 당겨지는 경우 풀리가 회전하지 않더라도 와이어(31')가 풀리의 표면에서 미끄러져 원하지 않는 방향으로 태양전지판이 회동될 수 있다는 단점이 있다. 이에 반해, 본 실시예의 경우(a)에는 와이어(31)의 타단이 보빈(43)에 고정되어 있으므로 와이어(31)가 보빈(43)의 표면에서 미끄러져 풀리는 문제는 근본적으로 해소된다.In addition, in the case of the prior art (b), since the wire 31 'is merely fixed to the pulley 43' and is not fixed, the wire 31 'is strongly pulled in one direction by an external force such as a strong wind. Even if the pulley does not rotate, the wire 31 ′ slips on the surface of the pulley and thus the solar panel may rotate in an undesired direction. On the other hand, in the case of (a) of the present embodiment, the other end of the wire 31 is fixed to the bobbin 43, so that the problem of the wire 31 slipping off the surface of the bobbin 43 is essentially solved.

또한, 본 실시예에서는 지주(10)를 단일의 기둥으로 구성함으로써 판상 부재(20)의 경사 구동 범위에 거의 제한이 없다. 즉, 지주(10)를 측방에서 지지하는 구조의 측방 부가 기둥을 더 구비하는 경우에는 측방 구조물에 의해 판상 부재(20)의 경사 가능 범위가 제한되지만, 본 실시예에서는 그러한 염려가 없다. 판상 부재(20)의 경사 가능 범위는 태양 에너지의 이용효율만 보면 태양의 고도각과 방위각을 추종할 수 있는 범위이기만 하면 되지만, 특히 눈이 많이 내리는 지역에 설치되는 경우 판상 부재(20)는 최대한 경사지게 하여 눈이 쌓이지 않게 하여야 한다는 점에서 중요하게 고려하여야 하는 요소이다.In addition, in this embodiment, since the support | pillar 10 is comprised by a single pillar, there is almost no restriction | limiting in the inclination drive range of the plate-shaped member 20. FIG. That is, when the side additional pillar of the structure which supports the support | pillar 10 from the side is further provided, the inclination possible range of the plate-shaped member 20 is limited by the side structure, but there is no such concern in this embodiment. The tiltable range of the plate member 20 is only a range that can follow the altitude and azimuth angle of the sun in view of the utilization efficiency of the solar energy, but especially when the plate member 20 is installed in a snowy area, the plate member 20 is inclined as much as possible. This is an important factor to consider in that snow should not accumulate.

나아가, 본 실시예에서는 3줄의 와이어(31,32,33)로 판상 부재(20)를 잡아당겨 지탱하는 3점 지지구조가 된다. 따라서, 역학적으로 매우 안정적이고 견고한 구조가 되어, 옥외에 노출시 필연적인 강풍에 대해서도 견고하고 안정적으로 사용할 수 있다.Furthermore, in the present embodiment, a three-point support structure for pulling and holding the plate member 20 with three wires 31, 32, and 33 is supported. Therefore, the structure is very stable and robust mechanically, and can be used steadily and stably against strong winds that are inevitable when exposed to the outdoors.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 태양 에너지 이용에 장애가 되고 있는 장치 자체의 비용은 물론이고 설치 및 운용 비용도 대폭 절감할 수 있어, 대단위 태양광 발전소뿐만 아니라 소규모의 태양광/태양열 이용 장치의 보급에도 크게 기여할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, as well as the cost of the device itself, which is an obstacle to the use of solar energy, as well as the installation and operation costs can be significantly reduced, not only a large-scale solar power plant but also a small solar / solar device It can greatly contribute to the spread of.

이어서, 본 실시예에 따른 태양 추적장치에서 3줄의 와이어(31,32,33)를 독립적으로 구동 제어하는 메커니즘을 설명함으로써 본 실시예에 따른 장치의 동작과 제어부(50) 및 판상 부재의 구동 방법에 대해 상세히 설명한다.Next, the operation of the apparatus and the controller 50 and the plate member in accordance with the present embodiment will be described by explaining a mechanism for independently driving and controlling three lines of wires 31, 32, and 33 in the solar tracking device according to the present embodiment. The method will be described in detail.

먼저, 본 실시예에 따른 태양 추적장치를 구동 제어의 관점에서 간략화하면 도 5와 같이 나타낼 수 있다. 도 5에서 보듯이, 판상 부재(20)의 중심을 원점 O(0,0,0)으로 하는 3차원 직교좌표로 나타내면, 임의의 시점에서 3줄의 와이어(31,32,33) 각각의 일단이 고정되는 판상 부재(20) 저면 상의 3점은 각각 A1(x1,y1,z1), A2(x2,y2,z2), A3(x3,y3,z3)이 된다. 여기서, 반드시 그럴 필요는 없지만 제어의 간소화 및 힘의 균형을 위해 이 3점 A1, A2, A3는 원점 O로부터 동일한 거리 R만큼 떨어진 지점에 위치하는 것으로 한다. 또한, 3줄의 와이어(31,32,33) 각각의 타단의 연장선은 지주(10) 상의 한 점 M인 공통의 구동점에 수렴하게 되는데, 이 점 M과 원점 O 간의 거리를 L이라 하면 점 M의 좌표는 M(0,0,-L)이 된다. 그리고, 3줄의 와이어(31,32,33) 각각의 길이를 l1, l2, l3라 한다.First, the solar tracking device according to the present embodiment can be simplified as shown in FIG. 5 in view of driving control. As shown in FIG. 5, when the center of the plate member 20 is represented by a three-dimensional rectangular coordinate with the origin O (0,0,0), one end of each of the three lines of wires 31, 32, and 33 at an arbitrary point in time. The three points on the bottom surface of the plate member 20 to be fixed are A1 (x 1 , y 1 , z 1 ), A2 (x 2 , y 2 , z 2 ), and A3 (x 3 , y 3 , z 3 ), respectively. do. Here, it is not necessarily required, but it is assumed that the three points A1, A2, and A3 are located at the same distance R from the origin O in order to simplify the control and to balance the force. In addition, the extension lines of the other ends of each of the three wires 31, 32, and 33 converge to a common driving point, which is a point M on the support 10, and the distance between the point M and the origin O is L The coordinate of M is M (0,0, -L). The length of each of the three wires 31, 32, and 33 is referred to as l 1 , l 2 , and l 3 .

또한, 판상 부재(20)가 현재 향하고 있는 방향은, 도 5에서 보듯이, 3점 A1, A2, A3가 이루는 평면에 대한 법선 벡터

Figure 112013023159536-pat00001
로 나타낼 수 있고, 이 법선 벡터
Figure 112013023159536-pat00002
을 지면 즉, XY 평면에 투영하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 지면(도 6에서 EWSN이 이루는 평면)에 대해 방위각 A와 고도각 h를 갖는 벡터가 된다.In addition, the direction currently facing the plate member 20 is a normal vector with respect to the plane which three points A1, A2, A3 make, as shown in FIG.
Figure 112013023159536-pat00001
, And this normal vector
Figure 112013023159536-pat00002
Is projected on the ground, i.e., the XY plane, as shown in FIG. 6, which results in a vector having an azimuth A and an elevation angle h with respect to the ground (the plane formed by EWSN in FIG. 6).

그러면, 판상 부재(20)가 태양전지판 또는 집열판인 본 실시예에서는, 판상 부재(20)가 현재의 태양을 향하도록 구동 제어하면 된다. 즉, 상기 법선 벡터의 지면에 대한 고도각 h 및 방위각 A가 현재의 태양의 고도각 및 방위각과 일치하도록, 3줄의 와이어(31,32,33) 각각을, 각각의 보빈을 회전시킴으로써 풀거나 감으면 된다. Then, in this embodiment in which the plate member 20 is a solar panel or a heat collecting plate, drive control may be performed so that the plate member 20 faces the current sun. That is, each of the three rows of wires 31, 32, 33 are loosened by rotating their respective bobbins so that the elevation angle h and the azimuth A with respect to the ground of the normal vector coincide with the current elevation and azimuth angle of the current sun. It is enough to wind up.

예를 들어, 도 5 및 도 6에서 제1 와이어(31)가 판상 부재(20)에 연결된 점 A1이 원점 O를 중심으로 정북향이고, 제2 와이어(32)가 판상 부재(20)에 연결된 점 A2가 원점 O를 중심으로 서남향이며, 제3 와이어(33)가 판상 부재(20)에 연결된 점 A3이 원점 O를 중심으로 동남향이라 하고, 법선 벡터

Figure 112013023159536-pat00003
의 현재 방향(즉, 판상 부재가 현재 향하고 있는 방향)이 도 6에 도시된 바와 같이 동남쪽 하늘을 향하고 있다고 하자. 그리고, 현재 태양의 방향은 서남쪽이라 하자. 그러면, 현재 동남쪽을 향하고 있는 판상 부재(20)를 현재 태양의 방향인 서남쪽을 향하도록 하기 위해서는, 제1 와이어(31)는 그대로 두고(태양의 현재 고도각과 법선 벡터의 현재 고도각이 일치하는 경우. 만약 이 두 고도각이 일치하지 않는다면 그에 따라 제1 와이어(31)도 그 길이 l1이 증가 또는 감소하도록 제1 와이어(31)가 감겨져 있는 보빈을 풀거나 감으면 된다), 제2 와이어(32)는 그 길이 l2가 감소하도록 제2 와이어(32)가 감겨져 있는 보빈은 감고, 제3 와이어(33)는 그 길이 l3가 증가하도록 제3 와이어(33)가 감겨져 있는 보빈을 풀면 된다. 이러한 조작(구동)은 수동으로 이루어질 수도 있지만, 판상 부재(20)가 현재 향하고 있는 방향과 태양의 현재 방향을 비교함으로써 자동으로 이루어지게 할 수 있다. 이러한 자동화된 구동 제어는 구체적으로 다음과 같이 몇 가지 방법으로 구현할 수 있다.For example, in FIGS. 5 and 6, the point A1 connected to the plate member 20 is orthogonally facing about the origin O, and the second wire 32 is connected to the plate member 20. Point A2 is south-westward with respect to origin O, and point A3 with third wire 33 connected to plate member 20 is southeast with origin O and is normal vector
Figure 112013023159536-pat00003
Assume that the current direction of (ie, the direction in which the plate member is currently facing) is directed toward the southeast sky as shown in FIG. And the direction of the sun is now southwest. Then, to direct the plate member 20 currently facing southeast toward southwest, which is the direction of the current sun, leave the first wire 31 as it is (when the current elevation angle of the sun and the current elevation angle of the normal vector coincide). If these two elevation angles do not coincide, the first wire 31 can also be unwound or wound with the bobbin on which the first wire 31 is wound so that its length l 1 increases or decreases. 32, the bobbin in which the second wire 32 is wound is wound so that the length l 2 is reduced, and the third wire 33 is loosened in the bobbin in which the third wire 33 is wound so that the length l 3 is increased. . This operation (drive) may be made manually, but can be made automatically by comparing the current direction of the sun with the direction the plate member 20 is currently facing. This automated drive control can be implemented in several ways, specifically as follows.

먼저, 판상 부재(20)에 판상 부재의 경사 방향과 경사각(즉, 상기 법선 벡터의 방위각과 고도각)을 검출함으로써 판상 부재(20)가 현재 향하고 있는 방향을 검출하는 센서를 설치하여 두고, 이 센서에 의해 검출된 판상 부재의 현재 방향과 원하는 방향(즉, 태양의 현재 방향)을 비교하여 그 차이가 감소하는 방향으로 제1 내지 제3 와이어(31,32,33) 중 풀어야 할 와이어와 감아야 할 와이어를 결정한다. 이렇게 각 와이어(31,32,33)의 풀거나 감는 방향을 결정한 후 그에 따라 각각의 보빈을 회전시키면 판상 부재(20)는 점차 원하는 방향을 향하게 된다. 일정한 시간 간격 또는 일정한 보빈 회전량마다, 센서에 의한 판상 부재의 현재 방향 검출, 원하는 방향과의 비교 및 그에 따른 보빈 회전을 반복하여, 판상 부재의 현재 방향과 원하는 방향의 차이가 미리 정해진 오차범위 내에 들어가게 되면 구동 제어를 종료한다.First, a sensor is installed in the plate member 20 to detect a direction in which the plate member 20 is currently facing by detecting an inclination direction and an inclination angle of the plate member (that is, the azimuth angle and the elevation angle of the normal vector). Compare the current direction of the plate member detected by the sensor with the desired direction (i.e., the current direction of the sun) and wind the wires to be unwound among the first to third wires 31, 32, 33 in a direction in which the difference is reduced. Determine the wire to be Thus, after determining the unwinding or winding direction of each wire (31, 32, 33) and rotate the respective bobbin accordingly, the plate member 20 is gradually directed in the desired direction. At a fixed time interval or at a constant bobbin rotation amount, the current direction of the plate member is detected by the sensor, the comparison with the desired direction and the bobbin rotation are repeated so that the difference between the current direction and the desired direction of the plate member is within a predetermined error range. When it enters, drive control ends.

여기서, 원하는 방향, 즉 태양의 현재 고도각 및 방위각은 별도의 센서를 두고 매번 측정할 수도 있지만, 제어부(50) 내에 현재의 날짜와 시각을 계수하는 시계, 및 날짜와 시각에 따른 태양의 고도각 및 방위각을 저장하는 메모리를 구비해 두고, 이 메모리로부터 현재의 날짜와 시각에 따른 값을 읽어들여 사용할 수 있다.Here, the desired direction, that is, the current altitude and azimuth of the sun may be measured each time with a separate sensor, but the clock counting the current date and time in the controller 50, and the altitude of the sun according to the date and time. And a memory for storing azimuth angles, which can read and use values according to the current date and time.

또한, 판상 부재의 현재 방향을 검출하는 센서는, 전형적으로 중력에 대한 기울기 센서를 사용하거나, 또는 지주(10)와 판상 부재(20)의 경사각과 경사 방향을 측정하는 센서를 사용하면 된다.In addition, the sensor which detects the present direction of a plate-shaped member typically uses the inclination sensor with respect to gravity, or the sensor which measures the inclination angle and inclination direction of the support | pillar 10 and the plate-shaped member 20 may be used.

자동화된 구동 제어의 다른 방법은, 판상 부재(20)의 상면에 태양의 현재 위치(방향)를 검출하는 센서를 설치하여 두고, 이 센서에 의해 검출된 태양의 현재 위치가 판상 부재(20)에 대해 특정한 각도(본 실시예에서는 수직)가 되도록 구동 제어하는 것이다.Another method of automated drive control is to provide a sensor for detecting the current position (direction) of the sun on the upper surface of the plate member 20, and the current position of the sun detected by the sensor is placed on the plate member 20. The drive control is performed so as to be a specific angle (vertical in this embodiment).

구체적으로, 태양의 현재 위치 검출 센서는 태양으로부터의 빛 또는 열의 강도를 3차원적으로 검출함으로써, 판상 부재(20)가 이루는 평면에 대해 태양이 현재 어느 쪽에 있는지(즉, 판상 부재가 이루는 평면에 대한 태양의 고도각과 방위각)를 검출한다. 이렇게 검출된 판상 부재 평면에 대한 태양의 고도각이 특정한 각도(수직)가 되는 방향으로 각 와이어(31,32,33)의 풀거나 감는 방향을 결정한 후 그에 따라 각각의 보빈을 회전시키면 판상 부재(20)는 점차 원하는 방향(태양의 방향)을 향하게 된다. 일정한 시간 간격 또는 일정한 보빈 회전량마다, 센서에 의한 태양의 현재 방향 검출, 판상 부재 평면에 수직인지의 비교 및 그에 따른 보빈 회전을 반복하여, 태양의 방향과 판상 부재에 수직인 방향의 차이가 미리 정해진 오차범위 내에 들어가게 되면 구동 제어를 종료한다.Specifically, the current position detection sensor of the sun detects the intensity of light or heat from the sun in three dimensions, so that the sun is currently on the plane formed by the plate member 20 (that is, on the plane formed by the plate member). The altitude and azimuth of the Sun. After determining the unwinding and winding directions of the wires 31, 32, and 33 in a direction in which the elevation angle of the sun with respect to the plane of the plate member thus detected becomes a specific angle (vertical), the respective bobbin is rotated accordingly, and the plate member ( 20 gradually becomes the desired direction (the direction of the sun). At regular time intervals or at constant bobbin rotations, the sensor detects the current direction of the sun, compares whether it is perpendicular to the plane of the plate member, and repeats the bobbin rotation accordingly, so that the difference between the direction of the sun and the direction perpendicular to the plate member is preset. The drive control ends when it falls within the specified error range.

이와 같은 태양의 현재 방향을 검출하여 구동 제어하는 방식에서는, 전술한 판상 부재의 현재 방향을 검출하여 구동 제어하는 방식에 비해, 시계와 태양의 현재 방향을 기억하는 메모리 등이 필요없게 되어 장치가 단순화 된다.In such a method of detecting and controlling the current direction of the sun, the apparatus simplifies the apparatus by eliminating the need for a clock and a memory for storing the current direction of the sun, as compared with the method of detecting and controlling the current direction of the plate-like member described above. do.

자동화된 구동 제어의 또 다른 방법은, 3개의 보빈(43) 각각에 보빈의 회전각도를 검출함으로써 3줄의 와이어(31,32,33) 각각의 현재 길이를 검출하는 센서(회전 디코더)를 설치하여 두고, 판상 부재(20)가 원하는 방향(즉, 태양의 현재 방향)을 향할 때의 3줄의 와이어(31,32,33) 각각의 목표 길이를 산출한 다음, 센서에 의해 검출된 3줄의 와이어(31,32,33) 각각의 현재 길이와 목표 길이가 일치하게 되는 방향으로 각각의 보빈을 풀거나 감음으로써 판상 부재(20)를 구동 제어하는 것이다.Another method of automated drive control is to install a sensor (rotation decoder) on each of the three bobbins 43 to detect the current length of each of the three wires 31, 32, 33 by detecting the angle of rotation of the bobbin. After calculating the target length of each of the three wires 31, 32 and 33 when the plate member 20 faces the desired direction (i.e., the current direction of the sun), the three wires detected by the sensor It is to drive control the plate member 20 by unwinding or winding each bobbin in a direction in which the current length and the target length of each of the wires 31, 32, and 33 correspond to each other.

즉, 상기 센서에 의해 검출된 3줄의 와이어(31,32,33) 각각의 현재 길이와 목표 길이를 비교하여, 이 차이가 감소하는 방향으로 각 와이어(31,32,33)의 풀거나 감는 방향을 결정한 후 그에 따라 각각의 보빈을 회전시키면 판상 부재(20)는 점차 원하는 방향(태양의 방향)을 향하게 된다. 일정한 시간 간격 또는 일정한 보빈 회전량마다, 센서에 의한 3줄의 와이어(31,32,33) 각각의 현재 길이 검출, 목표 길이와의 비교 및 그에 따른 보빈 회전을 반복하여, 현재 길이와 목표 길이의 차이가 미리 정해진 오차범위 내에 들어가게 되면 구동 제어를 종료한다.In other words, by comparing the current length and the target length of each of the three wires (31, 32, 33) detected by the sensor, the unwinding or winding of each wire (31, 32, 33) in the direction that the difference is reduced After determining the direction and rotating the respective bobbins accordingly, the plate member 20 gradually faces the desired direction (the direction of the sun). At regular time intervals or at constant bobbin turns, the current length of each of the three wires 31, 32, and 33 by the sensor is detected, compared with the target length, and the bobbin rotation accordingly is repeated to determine the current length and the target length. When the difference is within a predetermined error range, the drive control ends.

여기서, 원하는 방향, 즉 태양의 현재 고도각 및 방위각은 별도의 센서를 두고 매번 측정할 수도 있지만, 제어부(50) 내에 현재의 날짜와 시각을 계수하는 시계, 및 날짜와 시각에 따른 태양의 고도각 및 방위각을 저장하는 메모리를 구비해 두고, 이 메모리로부터 현재의 날짜와 시각에 따른 값을 읽어들여 사용할 수 있다.Here, the desired direction, that is, the current altitude and azimuth of the sun may be measured each time with a separate sensor, but the clock counting the current date and time in the controller 50, and the altitude of the sun according to the date and time. And a memory for storing azimuth angles, which can read and use values according to the current date and time.

또한, 원하는 방향에 따른 3줄의 와이어(31,32,33) 각각의 목표 길이는, 원점 O을 중심으로 한 3점 A1, A2, A3의 좌표, 원점 O에서 구동점 M까지의 길이 L, 원점 O에서 판상 부재의 상면에 수직한 법선 벡터, 상기 원하는 방향이 이루는 고도각 h 및 방위각 A, 및 3줄의 와이어 각각의 일단부터 보빈까지의 길이 l1, l2, l3 들간의 관계로부터 산출할 수 있는데, 구체적으로는 다음과 같다.In addition, the target length of each of the three wires 31, 32 and 33 along the desired direction is the coordinates of three points A1, A2 and A3 around the origin O, the length L from the origin O to the driving point M, From the relationship between the normal vectors perpendicular to the upper surface of the plate member at the origin O, the altitude angle h and the azimuth angle A of the desired direction, and the length l 1 , l 2 , l 3 from one end of each of the three wires to the bobbin It can calculate, specifically, as follows.

먼저, 이들 변수와 상수 들간에는 다음과 같은 관계가 성립한다.First, the following relationship holds between these variables and constants.

Figure 112013023159536-pat00004
Figure 112013023159536-pat00004

또한, 판상 부재(20)가 현재 향하고 있는 방향은, 도 5에서 보듯이, 3점 A1, A2, A3가 이루는 평면에 대한 법선 벡터

Figure 112013023159536-pat00005
로 나타낼 수 있다. 여기서, 이 법선 벡터는 원점 O에서 3점 A1, A2, A3를 향하는 각각의 벡터
Figure 112013023159536-pat00006
,
Figure 112013023159536-pat00007
,
Figure 112013023159536-pat00008
와의 각 내적이 0이 되어, 다음의 수식을 만족한다.In addition, the direction currently facing the plate member 20 is a normal vector with respect to the plane which three points A1, A2, A3 make, as shown in FIG.
Figure 112013023159536-pat00005
. Here, this normal vector is defined as a vector corresponding to each vector pointing from the origin O to three points A1, A2, and A3
Figure 112013023159536-pat00006
,
Figure 112013023159536-pat00007
,
Figure 112013023159536-pat00008
And the inner product of " and " becomes 0, and the following expression is satisfied.

Figure 112013023159536-pat00009
Figure 112013023159536-pat00009

또한, 상기 법선 벡터는 단위 벡터이므로, 다음의 관계를 만족한다.In addition, since the normal vector is a unit vector, the following relation is satisfied.

Figure 112013023159536-pat00010
Figure 112013023159536-pat00010

한편, 판상 부재(20)가 현재 향하고 있는 방향을 나타내는 법선 벡터

Figure 112013023159536-pat00011
을 지면 즉, XY 평면에 투영하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 지면(도 6에서 EWSN이 이루는 평면)에 대해 방위각 A와 고도각 h를 갖는 벡터가 되고, 이 방위각 A와 고도각 h, 및 위 i, j, k는 다음의 관계를 만족한다.On the other hand, the normal vector which shows the direction which the plate member 20 currently faces
Figure 112013023159536-pat00011
Is projected on the ground, that is, the XY plane, as shown in FIG. 6, it becomes a vector having an azimuth A and an elevation angle h with respect to the ground (the plane formed by the EWSN in FIG. 6), and the azimuth A and the elevation angle h, And i, j, k satisfy the following relationship.

Figure 112013023159536-pat00012
Figure 112013023159536-pat00012

그러면, 상기 판상 부재(20)가 태양전지판 또는 집열판인 본 실시예에서는, 판상 부재(20)가 현재의 태양을 향하도록 구동 제어하면 된다. 즉, 상기 법선 벡터의 지면에 대한 고도각 h 및 방위각 A가 현재의 태양의 고도각 및 방위각과 일치할 때의 3줄의 와이어(31,32,33)의 각 길이 l1, l2, l3를 구하여 3줄의 와이어(31,32,33)의 길이를 늘리거나 줄이도록 구동부(40)를 구동하면 된다. 구체적으로는, 현재의 태양의 고도각과 방위각을 각각 수학식 4의 h와 A에 대입하여 i, j 값을 구하고, 이를 수학식 3에 대입하여 k를 구한 다음, i, j, k 값을 수학식 2에 대입하여 얻은 세 개의 방정식과 수학식 1의 수식 (1)~(6)의 여섯 개의 방정식을 연립하여 풂으로써, 3점 A1, A2, A3의 좌표 즉, x1, y1, z1, x2, y2, z2, x3, y3, z3를 구한다. 이렇게 구한 x1, y1, z1, x2, y2, z2, x3, y3, z3를 수학식 1의 수식 (7)~(9)에 대입하여 3줄의 와이어의 각 목표 길이 l1, l2, l3를 구한다.Then, in this embodiment in which the plate member 20 is a solar panel or a heat collecting plate, drive control may be performed so that the plate member 20 faces the current sun. That is, the lengths of the three lines of wires 31, 32, 33 when the elevation angle h and the azimuth A with respect to the ground of the normal vector coincide with the current elevation and azimuth angles of the current sun l 1 , l 2 , l What is necessary is just to drive the drive part 40 so that 3 may be obtained and the length of the three wires 31, 32, and 33 may be increased or shortened. Specifically, the current altitude angle and the azimuth angle of the current sun are substituted into h and A of Equation (4), respectively, and the values of i and j are obtained. Substituting this into Equation (3) as pum and simultaneous six equations of equation (1) to (6) of the three equations and the equation obtained by substituting the formula (2), three points A1, A2, coordinates A3 that is, x 1, y 1, z 1 , x 2 , y 2 , z 2 , x 3 , y 3 , z 3 . Thus substituting the determined x 1, y 1, z 1 , x 2, y 2, z 2, x 3, y 3, z 3 in the formula (7) to (9), of equation (1), each of the three lines of wire Obtain the target lengths l 1 , l 2 , l 3 .

이와 같은 각 와이어의 현재 길이를 검출하여 구동 제어하는 방식에서는, 전술한 판상 부재의 현재 방향 또는 태양의 현재 방향을 검출하여 구동 제어하는 방식에 비해, 와이어 길이를 매우 정밀하게 제어할 수 있어 판상 부재(20)의 경사 구동을 매우 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, 와이어 길이를 검출하는 센서를 구동부(40) 안에 배치할 수 있어 구동부 밖으로 노출되는 배선이 최소화되어 구조적으로 단순하며 안전하다.In such a method of detecting and driving the present length of each wire, the wire length can be controlled very precisely compared to the method of detecting and controlling the present direction of the plate member or the present direction of the sun. Inclination drive of 20 can be controlled very precisely. In addition, the sensor for detecting the length of the wire can be disposed in the drive unit 40, so that the wiring exposed outside the drive unit is minimized, so it is structurally simple and safe.

다만, 와이어 길이 검출 방식의 구동 제어에서는 검출 및 제어가 와이어 길이에 집중되어 있어 와이어의 절단과 같은 비상 상황에 대해서는 적절히 대처하기 어렵다는 단점이 있다. 한편, 전술한 다른 방식에서는 와이어가 절단되었을 때 판상 부재(20)가 비정상적으로 동작하는 것으로 나타나므로 쉽게 검출되어 이러한 문제에 쉽게 대처할 수 있게 된다.However, in the driving control of the wire length detection method, there is a disadvantage that detection and control are concentrated on the wire length, and it is difficult to appropriately cope with an emergency situation such as cutting of a wire. On the other hand, in the other manner described above, since the plate member 20 appears to be abnormally operated when the wire is cut, it is easily detected and can easily cope with this problem.

전술한 세 가지 구동 제어 방식에 따른 구체적인 제어부(50)의 동작은 제어부(50) 내의 연산부가 수행하게 되고, 이상의 제어 과정은 프로그래밍화하여 제어부(50) 내의 마이크로프로세서로 구현될 수 있다.The operation of the control unit 50 according to the three driving control methods described above may be performed by the operation unit in the control unit 50, and the above control process may be programmed and implemented as a microprocessor in the control unit 50.

상기의 제어 과정은 일출후 일몰전까지의 시간 동안 일정한 시간 간격(예컨대 5분)으로 반복함으로써 이 일정한 시간 간격마다 판상 부재(20)가 태양을 추적하도록 하면 된다.The above control process may be repeated at regular time intervals (for example, 5 minutes) for the time from sunrise to sunset, so that the plate member 20 tracks the sun at this constant time interval.

한편, 와이어 길이 검출 방식의 구동 제어에서는 연산부가 상기의 수학식들을 이용하여 매번 연산을 수행하도록 하였지만, 위의 연산 결과 즉, 태양의 고도각 및 방위각 별로, 판상 부재(20)가 태양을 향하도록 하는 3줄의 와이어(31,32,33) 각각의 목표 길이 l1, l2, l3를 저장하는 룩업 테이블을 제어부(50) 내의 메모리에 저장해 두고, 이 룩업 테이블로부터 현재의 태양의 고도각 및 방위각에 대응되는 3줄의 와이어 각각의 목표 길이를 출력하도록 하면, 제어부(50) 하드웨어의 구성을 간소화할 수 있다. On the other hand, in the drive control of the wire length detection method, the calculation unit performs the calculation every time using the above equations, but the plate member 20 is directed toward the sun for each of the above calculation results, that is, the altitude and azimuth angle of the sun. A lookup table for storing the target lengths l 1 , l 2 , l 3 of each of the three rows of wires 31, 32, and 33 is stored in a memory in the controller 50, and the altitude angle of the current sun from the lookup table. And outputting the target length of each of the three lines of wires corresponding to the azimuth angle, it is possible to simplify the configuration of the control unit 50 hardware.

또한, 더 나아가, 상기 룩업 테이블을 현재의 날짜 및 시각별로 판상 부재(20)가 태양을 향하도록 하는 3줄의 와이어(31,32,33) 각각의 목표 길이 l1, l2, l3를 저장하도록 하면, 굳이 태양의 고도각 및 방위각 값을 구할 필요도 없게 되어 알고리즘이 더욱 간소화된다. Further, the lookup table may be set to the target lengths l 1 , l 2 , l 3 of each of the three rows of wires 31, 32, and 33 that direct the plate member 20 toward the sun by the current date and time. This saves the algorithm by simplifying the calculation of the sun's elevation and azimuth angles.

이상은 본 발명의 태양 추적장치를 태양전지판 또는 집열판이 태양을 추적하도록 하는 데에 적용한 실시예이지만, 본 발명의 태양 추적장치는 상기 판상 부재(20)가 태양광을 일정한 지점으로 반사하는 반사판인 경우에도 적용할 수 있다. 도 7은 판상 부재(20)가 반사판으로 이용되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 추적장치의 구성을 도시한 도면이다.The above is an embodiment in which the solar tracking device of the present invention is applied to the solar panel or the heat collecting plate to track the sun, but the solar tracking device of the present invention is a reflecting plate in which the plate member 20 reflects sunlight to a certain point. It can also be applied. 7 is a diagram showing the configuration of a sun tracking device according to another embodiment of the present invention in which the plate member 20 is used as a reflecting plate.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 추적장치의 기본 구성은 전술한 실시예와 동일하지만, 판상 부재(20)가 태양(S)으로부터의 태양광을 태양 추적장치와 이격된 일지점 P로 반사하는 반사판이라는 점에서 다르므로, 중복되는 구성과 효과에 관한 설명을 생략하고 다른 점을 중심으로 설명하면 다음과 같다. Referring to FIG. 7, the basic configuration of the sun tracking device according to the present embodiment is the same as the above-described embodiment, but the plate member 20 is a point P at which the sunlight from the sun S is separated from the sun tracking device. Since it is different from the reflecting plate reflecting, the description of the overlapping configuration and effects will be omitted and described with respect to the other points as follows.

본 실시예가 전술한 실시예와 다른 점은, 판상 부재(20)가 반사판이기 때문에, 판상 부재(20)가 향하기를 원하는 최적의 방향이 태양(S)의 방향이 아니라, 태양광이 판상 부재(20)에 입사하여 정확히 일지점 P로 반사되도록 하는 방향이라는 점이다. 즉, 본 실시예에서 판상 부재(20)가 향하는 방향을 나타내는 법선 벡터

Figure 112013023159536-pat00013
을 중심으로, 태양광의 입사각 i와 반사각 r이 동일하게 되는 방향으로 판상 부재(20)를 경사 구동하여야 한다. 이를 위해, 구체적으로는 현재의 태양의 고도각과 방위각을 각각 상기 수학식 4의 h와 A에 대입하는 대신, 현재의 태양의 고도각과 일지점 P의 고도각의 중간값 및 현재의 태양의 방위각과 일지점 P의 방위각의 중간값을 각각 상기 수학식 4의 h와 A에 대입한다. 나머지 풀이 과정은 전술한 실시예와 동일하다. 한편, 상기 일지점 P의 방위각과 고도각은 기지의 값으로서 메모리에 저장해 두면 된다.The present embodiment differs from the above-described embodiment because the plate member 20 is a reflecting plate, so that the optimal direction that the plate member 20 wants to face is not the direction of the sun S, but the sunlight is the plate member ( 20) is the direction to be reflected to exactly one point P to enter. That is, the normal vector which shows the direction which the plate-shaped member 20 faces in this embodiment.
Figure 112013023159536-pat00013
The plate member 20 should be inclinedly driven in the direction in which the incident angle i of the sunlight and the reflection angle r become the same. To this end, instead of substituting the altitude and azimuth angles of the current sun into h and A of Equation 4, respectively, the median of the altitude angle of the current sun and the altitude of one point P and the azimuth angle of the current sun The median of the azimuth angle of one point P is substituted into h and A of Equation 4, respectively. The remaining solution process is the same as in the above-described embodiment. On the other hand, the azimuth and elevation angles of the one point P may be stored in the memory as known values.

본 실시예에서, 상기 일지점 P에는 태양전지나 집열부재가 배치되어 있어 태양 에너지를 활용가능한 전기 에너지나 열 에너지 등 다른 형태의 에너지로 변환하게 된다. 또는, 상기 일지점 P에 빨래나 건조 식품 등의 일광 건조할 대상물 또는 일광 소독할 대상물을 배치해 두고 본 실시예의 장치로부터 반사된 태양광을 일광 건조나 일광 소독에 사용하게 할 수도 있다. 나아가, 상기 일지점 P는 주택이나 건물, 공장 등의 실내가 될 수 있다. 이 경우, 본 실시예에 따른 장치로부터 반사된 태양광은 실내 조명에 사용될 수 있다. 한편, 상기 일지점 P는 '점'이라는 표현을 썼지만, 엄밀한 의미의 '점'이 아니라 일정한 면적이나 패턴을 가지는 영역을 포함하는 의미로 해석되어야 한다.In the present embodiment, the solar cell or the heat collecting member is disposed at the point P to convert the solar energy into other forms of energy such as electric energy or thermal energy that can be utilized. Alternatively, a sun-dried object such as laundry or dried food or a sun-disinfected object may be disposed at the point P, and the sunlight reflected from the apparatus of the present embodiment may be used for sun-drying or sun-light disinfection. Furthermore, the one point P may be indoors of houses, buildings, factories, and the like. In this case, the sunlight reflected from the apparatus according to the present embodiment can be used for room lighting. On the other hand, the one point P is written as a 'point', but should not be interpreted as including a region having a certain area or pattern, but rather a 'point' in a strict sense.

한편, 본 실시예는 여러 개의 반사판을 사용하여 일지점 P로 태양광을 모으는 태양광 발전 시스템에 특히 적합하게 적용할 수 있다. 즉, 도 7에서 반사판(20)을 포함한 태양 추적장치를 서로 다른 위치에 복수 개 구비하고, 각각의 반사판(20)이 모두 일지점 P로 태양광을 반사시키도록 구성하면 되는데, 이 각각의 반사판(20)을 포함하는 각각의 태양 추적장치는 하나의 태양 추적장치를 사용할 때와 마찬가지로 각각 구동 제어할 수도 있고, 복수 개의 태양 추적장치를 중앙 집중식으로 구동 제어할 수도 있다.On the other hand, the present embodiment can be particularly suitably applied to a photovoltaic power generation system that collects sunlight at a point P using a plurality of reflecting plates. That is, in FIG. 7, a plurality of sun tracking devices including the reflecting plate 20 may be provided at different positions, and each reflecting plate 20 may be configured to reflect sunlight at a point P. Each sun tracking device including 20 may drive control as in the case of using one sun tracking device, or may centrally drive control a plurality of sun tracking devices.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 추적장치를 개략적으로 도시한 정면도이고, 도 9는 본 실시예의 태양 추적장치의 구동부를 도시한 확대 사시도이며, 도 10은 본 실시예의 태양 추적장치에서 유니버설 조인트에 의해 연결되는 구조를 상세히 도시한 확대 사시도이다.8 is a front view schematically showing a sun tracking device according to another embodiment of the present invention, FIG. 9 is an enlarged perspective view showing a driving unit of the sun tracking device of the present embodiment, and FIG. 10 is a sun tracking device of the present embodiment. Is an enlarged perspective view showing in detail the structure connected by the universal joint in.

도 8 내지 도 10을 참조하여, 본 실시예의 태양 추적장치가 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 전술한 실시예의 태양 추적장치와 다른 점을 중심으로 설명하면 다음과 같다.8 to 10, the solar tracking device of the present embodiment will be described with reference to differences from the solar tracking device of the above-described embodiment described with reference to FIGS. 1 to 3.

먼저, 본 실시예의 태양 추적장치에서는 구동부(40')의 구조와 설치 위치가 전술한 실시예와 다르다. First, in the solar tracking device of the present embodiment, the structure and the installation position of the drive unit 40 'are different from the above-described embodiment.

즉, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 구동부(40')는 구동부 프레임(45) 사이에 회전 가능하게 고정된 보빈(43')과, 이 보빈(43')을 회전시키는 모터(41) 및 모터(41)의 회전력과 방향을 적절하게 전환하여 보빈(43')에 전달하는 동력 전달기구(42)를 구비한다. 여기서, 보빈(43')을 이루는 한 쌍의 휠 간의 간격이 전술한 실시예(도 3 참조)에 비해 매우 좁다. 따라서, 전술한 실시예에서는 와이어(31,32,33)가 보빈(43)에 감길 때 넓은 보빈 축 외주면을 따라 평행하게 감길 수도 있고 이미 감겨져 있는 와이어 위에 적층되듯이 감길 수도 있어 보빈(43)의 회전량에 따라 현재 와이어의 길이를 산출하는 데에 오차가 발생할 수 있었으나, 본 실시예에서는 와이어가 보빈(43')에 감길 때 반드시 적층되도록 감길 수밖에 없어 보빈(43')의 회전량에 따른 와이어 길이가 오차 없이 일의적으로 산출가능하게 된다. That is, as shown in Figs. 8 and 9, the drive unit 40 'of the present embodiment is configured to rotate the bobbin 43' and the bobbin 43 'rotatably fixed between the drive unit frame 45. The power transmission mechanism 42 which suitably switches the rotational force and direction of the motor 41 and the motor 41, and transmits them to the bobbin 43 'is provided. Here, the spacing between the pair of wheels forming the bobbin 43 'is very narrow compared to the above-described embodiment (see FIG. 3). Therefore, in the above-described embodiment, when the wires 31, 32, 33 are wound on the bobbin 43, they may be wound in parallel along the outer circumferential surface of the wide bobbin axis or may be wound as if they are stacked on the already wound wire. An error may occur in calculating the length of the current wire according to the amount of rotation, but in this embodiment, the wire must be wound so as to be laminated when the wire is wound on the bobbin 43 ', and thus the wire according to the amount of rotation of the bobbin 43' The length can be calculated uniquely without any error.

또한, 본 실시예에서는, 구동부 프레임(45)이 판상 부재 프레임(21)에 설치된 고리(22)와 구동부 프레임(45)에 설치된 갈고리(46)에 의해 판상 부재(10) 저면에 연결된다. 즉, 3줄의 와이어(31,32,33) 각각의 일단쪽에 구동부(40')가 설치된다. 한편, 3줄의 와이어(31,32,33)의 타단은, 일단쪽과 유사하게 지주(10)에 설치된 고리(12)와 와이어 타단에 설치된 갈고리(34)에 의해 지주(10)에 연결된다. 따라서, 갈고리(46,34)의 해제에 의해 구동부(40') 및 와이어(31,32,33)를 간단히 해체할 수 있어 유지보수가 간편하게 된다. 또한, 구동부(40')가 판상 부재(10)에 현수되는 형태로 설치되므로, 와이어(31,32,33)를 중심축으로 하여 어느 정도 회전하거나 유동할 수 있게 되어 판상 부재(10)의 구동이나 강풍 등의 외력에 의한 진동이나 충격을 흡수할 수 있다.In addition, in this embodiment, the drive part frame 45 is connected to the bottom face of the plate-shaped member 10 by the hook 22 provided in the plate-shaped member frame 21 and the hook 46 provided in the drive frame 45. That is, the driving part 40 'is provided in one end of each of the three wires 31, 32 and 33. On the other hand, the other end of the three lines of wire (31, 32, 33) is connected to the support (10) by a hook 12 provided on the support 10 and a hook 34 provided on the other end similarly to one end. . Therefore, the drive unit 40 'and the wires 31, 32, and 33 can be easily dismantled by releasing the hooks 46 and 34, thereby simplifying maintenance. In addition, since the driving unit 40 ′ is installed in the form of being suspended in the plate member 10, the drive unit 40 ′ can rotate or flow to some extent with the wires 31, 32, and 33 as the central axis, thereby driving the plate member 10. It can absorb vibrations and shocks caused by external forces such as heavy winds and the like.

한편, 전술한 실시예에서 구동부(40)는 와이어(31,32,33)의 타단, 즉 지주(10)쪽에 설치되고, 본 실시예에서 구동부(40')는 와이어(31,32,33)의 일단, 즉 판상 부재(20)쪽에 설치되었으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되지는 않는다. 다시 말해, 구동부는 와이어(31,32,33)의 길이를 조절할 수 있는 한, 와이어(31,32,33)의 양단부뿐만 아니라 양단부 사이의 임의의 지점에 설치할 수 있다.Meanwhile, in the above-described embodiment, the driving unit 40 is installed at the other end of the wires 31, 32, and 33, that is, the support 10. In the present embodiment, the driving unit 40 ′ is the wires 31, 32, 33. One end, that is, provided on the plate member 20 side, but the present invention is not necessarily limited thereto. In other words, as long as the length of the wires 31, 32, and 33 can be adjusted, the driving unit may be provided at any point between the both ends as well as the ends of the wires 31, 32, and 33.

또한, 본 실시예의 태양 추적장치는, 지주(10) 선단부에 설치되는 유니버설 조인트(11')의 구체적인 구성과 그에 따른 구동 메커니즘(판상 부재의 구동 방법)에서 전술한 실시예와 다르다.The solar tracking device of the present embodiment is different from the embodiment described above in the specific configuration of the universal joint 11 'provided at the tip of the support 10 and the driving mechanism (the driving method of the plate member) accordingly.

즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 유니버설 조인트(11')는 지주(10) 선단에 브래킷(13)을 개재하여 장착되어, 브래킷(13)에 대해 한 회동축(X축)을 중심으로 자유롭게 회동가능함과 동시에, X축과 동일 평면에서 직교하는 다른 회동축(Y축)을 중심으로 자유롭게 회동가능한 구조를 가진다. 이 다른 회동축(Y축)에는 판상 부재 프레임(21)을 개재하여 판상 부재(20)가 결합된다. 따라서, 판상 부재(20)는 지주(10)에 대해 임의의 방향으로 경사가능하게 된다. 여기서, 유니버설 조인트(11')의 두 회동축(X축 및 Y축)은 동일 평면상에서 직교하는 것으로 설명되었으나 전술한 실시예(도 2 및 도 7 참조)에서와 같이, 반드시 동일 평면에 있을 필요는 없고 꼬인 위치로 존재할 수도 있다. 다만, 본 실시예와 같이 두 회동축이 동일 평면에 있는 경우 구동시 진동이 적고 필요한 구동력이 작아 바람직하다.That is, as shown in Figure 10, the universal joint (11 ') of the present embodiment is mounted via the bracket (13) at the tip of the support (10), so as to rotate one rotational axis (X axis) relative to the bracket (13) It has a structure that can be freely rotated about the center, and can be freely rotated about another rotational axis (Y axis) orthogonal to the X plane and orthogonal to the same plane. The plate member 20 is coupled to the other rotating shaft (Y axis) via the plate member frame 21. Therefore, the plate member 20 becomes inclined in any direction with respect to the support 10. Here, the two pivot axes (X-axis and Y-axis) of the universal joint 11 'have been described as orthogonal on the same plane, but must be co-planar as in the above-described embodiment (see FIGS. 2 and 7). May be present in a twisted position. However, when the two rotation shafts are in the same plane as in the present embodiment, it is preferable that the driving force is small and the driving force is small.

또한, 본 실시예의 유니버설 조인트(11')에서는 유니버설 조인트 프레임(14) 안에 각각의 회동축(X축 및 Y축)에 각도 센서(15,16)가 설치되어 있다. 따라서, 이 각도 센서(15,16)를 이용하여 판상 부재(20)가 유니버설 조인트(11')의 두 회동축(X축 및 Y축)을 중심으로 회동한 각도를 검출할 수 있다. 본 실시예에서 각도 센서(15,16)는 회동한 각도에 비례해서 저항값이 변화하는 가변 저항을 사용한다. 물론, 동일한 원리의 가변 커패시터나 회전 디코더를 사용할 수도 있다. 또한, 본 실시예에서 각도 센서(15,16)는 X축 및 Y축용으로 각각 두 개씩 총 4개를 사용하고 있으나 X축 및 Y축용으로 각각 하나씩만 있으면 된다. 다만, 두 개씩 사용하는 경우 어느 하나가 고장이 나거나 오동작하더라도 다른 하나를 이용할 수 있으므로 바람직하다.Moreover, in the universal joint 11 'of this embodiment, angle sensors 15 and 16 are provided in each rotational axis (X-axis and Y-axis) in the universal joint frame 14, respectively. Accordingly, by using the angle sensors 15 and 16, the angle at which the plate member 20 is rotated about two rotation axes (X and Y axes) of the universal joint 11 ′ can be detected. In this embodiment, the angle sensors 15 and 16 use a variable resistor whose resistance value changes in proportion to the rotated angle. Of course, a variable capacitor or a rotary decoder of the same principle may be used. In addition, in the present embodiment, four angle sensors 15 and 16 are used, two for the X and Y axes, respectively, but only one for the X and Y axes is required. However, when using two by one, it is preferable because one can use the other even if one is broken or malfunctions.

이와 같이 각도 센서(15,16)를 이용하게 되면, 3줄의 와이어(31,32,33) 각각의 현재 길이를 산출하고 현재 길이가 목표 길이와 일치하도록 구동하는 전술한 실시예에 비해, 판상 부재(10)를 원하는 방향으로 구동하는 방법이 더욱 단순해진다. 즉, 각도 센서(14,15)에서 검출한 판상 부재(20)가 유니버설 조인트(11')의 두 회동축(X축 및 Y축)을 중심으로 회동한 각도로부터 판상 부재(20)가 현재 향하고 있는 방향, 즉 법선 벡터의 방위각과 고도각을 산출하고, 이 판상 부재(20)의 법선 벡터의 방위각과 고도각이 태양의 현재 방위각과 고도각과 일치하도록 구동하면 된다.Using the angle sensors 15 and 16 in this way, compared with the above-described embodiment of calculating the current length of each of the three wires 31, 32, 33 and driving the current length to match the target length, The method of driving the member 10 in the desired direction becomes simpler. That is, the plate member 20 is currently directed from the angle at which the plate member 20 detected by the angle sensors 14 and 15 is rotated about two pivot axes (X axis and Y axis) of the universal joint 11 '. The azimuth and elevation angles of the normal vectors, that is, the normal vectors, are calculated and driven so that the azimuth and elevation angles of the normal vector of the plate member 20 coincide with the current azimuth and elevation angles of the sun.

구체적으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 판상 부재(20)가 유니버설 조인트(11')의 두 회동축(X축 및 Y축)을 중심으로 회동한 각도를 각각 α, β라 하고, 이 α, β로부터 지평 좌표계(xyz 직교 좌표계)에 따른 방위각 A와 고도각 h는 다음과 같이 구해진다.Specifically, as shown in FIG. 11, the angles at which the plate member 20 is rotated about two rotation axes (X-axis and Y-axis) of the universal joint 11 'are referred to as α and β, respectively. The azimuth angle A and the altitude angle h according to the horizontal coordinate system (xyz Cartesian coordinate system) from, β are obtained as follows.

판상 부재(20)의 법선 벡터

Figure 112013023159536-pat00014
을 길이가 1인 단위 벡터라 하고, 직교 좌표계상에서의 x, y, z 좌표값을 각각 a, b, c라 하면, a, b, c는 다음 수식으로 구해진다.Normal vector of the plate member 20
Figure 112013023159536-pat00014
A, b, and c are x, y, and z coordinate values in the orthogonal coordinate system, respectively, a, b, and c are obtained by the following equations.

Figure 112013023159536-pat00015
Figure 112013023159536-pat00015

또한, 법선 벡터

Figure 112013023159536-pat00016
의 지평 좌표계에 따른 방위각 A와 고도각 h는 다음 수식과 같이 나타낼 수 있다.In addition,
Figure 112013023159536-pat00016
The azimuth angle A and the altitude angle h according to the horizon coordinate system can be expressed by the following equations.

Figure 112013023159536-pat00017
Figure 112013023159536-pat00017

수학식 5의 a, b, c를 수학식 6에 대입하면 방위각 A와 고도각 h는 다음 수식과 같이 구해진다.By substituting a, b, and c in Equation (5) into Equation (6), the azimuth angle A and altitude angle h can be obtained as follows.

Figure 112013023159536-pat00018
Figure 112013023159536-pat00018

판상 부재(20)가 태양전지판 또는 집열판인 본 실시예에서는, 이렇게 구한 방위각 A와 고도각 h와 현재 태양의 방위각 및 고도각이 일치하도록 구동 제어하면 된다. 현재 태양의 방위각 및 고도각을 검출 또는 산출하는 방법이나 구체적인 구동 제어 동작은 전술한 실시예와 마찬가지이다.In the present embodiment in which the plate member 20 is a solar panel or a heat collecting plate, drive control may be performed so that the azimuth angle A and the altitude angle h thus obtained coincide with the azimuth and altitude angles of the current sun. The method of detecting or calculating the current azimuth angle and elevation angle of the sun and the specific drive control operation are the same as those in the above-described embodiment.

또한, 본 실시예에 대해서는, 모순되지 않는 한, 전술한 실시예와 동일 유사한 부가적인 특징을 부가할 수 있다. 예컨대, 본 실시예에서도 전술한 실시예와 마찬가지로, 현재 태양의 방위각 및 고도각을 센서를 이용하여 검출하거나, 메모리나 룩업 테이블을 통해 읽어들일 수도 있다. 나아가, 룩업 테이블에 날짜와 시각에 따른 판상 부재(20)의 회동 각도 α, β를 저장해 두고 현재 날짜와 시각에 따른 회동 각도 α, β를 읽어들임으로써, 상술한 연산 과정을 거치지 않고 곧바로 판상 부재(20)를 구동 제어할 수도 있다.In the present embodiment, additional features similar to those of the above-described embodiment can be added as long as they are not contradictory. For example, in the present embodiment, the azimuth angle and altitude angle of the current sun can be detected using a sensor, or read out through a memory or a lookup table, as in the above-described embodiment. Furthermore, by storing the rotation angles α and β of the plate member 20 according to the date and time in the lookup table, and reading the rotation angles α and β according to the current date and time, the plate member is immediately processed without going through the above-described calculation process. 20 can also be drive-controlled.

또한, 본 실시예의 태양 추적장치를, 도 7을 참조하여 설명한 실시예에서와 같은 반사장치에 이용할 수도 있음은 물론이다.In addition, the solar tracking device of the present embodiment can also be used for the reflecting device as in the embodiment described with reference to FIG.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. In the foregoing, preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings. It should be noted, however, that the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

예를 들어, 전술한 설명에서는 본 발명의 실시예로서 판상 부재가 태양광 또는 태양열 등의 태양 에너지를 받는 집열판, 태양전지판 또는 반사판인 태양 추적 장치를 들어 설명했지만, 본 발명의 판상 부재의 구동 방법 및 장치는 태양 추적 장치 및 방법에만 국한되지 않고, 판상 부재를 임의의 원하는 방향으로 구동 제어하는 경우에는 그대로 적용할 수 있다. 예컨대, 위성 안테나나 전파 망원경 같이 특정 위성이나 특정 천체를 추종하여야 하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 이 경우, 전술한 태양의 현재 위치를 검출하는 센서는, 특정 위성이나 천체로부터의 전파(전기적 신호)의 강도, 나아가 자기적 신호를 3차원적으로 검출함으로써 그 위치를 검출하는 센서로 대체하면 된다.For example, in the above description, as an embodiment of the present invention, the plate-like member is described as a solar tracking device that is a heat collecting plate, a solar panel, or a reflecting plate that receives solar energy such as sunlight or solar heat, but the driving method of the plate member of the present invention. And the device is not limited to the sun tracking device and method, and can be applied as it is when driving control of the plate member in any desired direction. For example, the present invention can be applied to cases in which a specific satellite or a specific object must be followed, such as a satellite antenna or a radio telescope. In this case, the sensor for detecting the current position of the sun described above may be replaced with a sensor for detecting the position by detecting the strength of the radio wave (electrical signal) from a specific satellite or celestial body and furthermore, the magnetic signal in three dimensions. .

10: 지주 11,11': 유니버설 조인트
12,22: 고리 13: 브래킷
14: 유니버설 조인트 프레임
15,16: 각도 센서(현재방향 검출센서)
20: 판상 부재 21: 판상 부재 프레임
31,32,33: 와이어 34,46: 갈고리
40,40': 구동부 41: 모터
42: 동력 전달 기구 43,43': 보빈
44: 칸막이벽 45: 구동부 프레임
50: 제어부
10: Shoring 11,11 ': Universal Joint
12, 22: hook 13: bracket
14: universal joint frame
15,16: angle sensor (current direction detection sensor)
20: plate member 21: plate member frame
31,32,33: wire 34,46: hook
40,40 ': drive portion 41: motor
42: power transmission mechanism 43,43 ': bobbin
44: partition wall 45: drive unit frame
50:

Claims (24)

중심점을 중심으로 임의의 방향으로 경사가능하게 설치된 판상 부재를, 원하는 방향을 향하도록 구동하는 방법으로서,
상기 판상 부재의 일 표면에서 삼각형을 이루는 3점에 각각 1줄씩, 총 3줄의 와이어의 각각의 일단이 연결되어 있고, 상기 3줄의 와이어의 각각의 타단은 각각 상기 판상 부재의 일 표면과 이격되어 임의의 한 점에 고정되되, 상기 3줄의 와이어는 각각의 일단에서 타단까지의 길이를 조절가능하게 설치되어 있고,
상기 판상 부재가 원하는 방향을 향하도록, 상기 3줄의 와이어 각각의 일단에서 타단까지의 길이를 조절하는 단계를 포함하고,
상기 판상 부재에는 상기 판상 부재가 현재 향하고 있는 방향을 검출하는 현재방향 검출센서가 설치되어 있고,
상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 조절하는 단계는,
(a) 상기 현재방향 검출센서를 이용하여 상기 판상 부재가 현재 향하고 있는 방향을 검출하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계에서 검출된 판상 부재의 현재 방향과 상기 원하는 방향을 비교하는 단계;
(c) 상기 (b) 단계의 비교 결과가 일치하게 되는 방향으로 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 증가시키거나 감소시키는 단계; 및
(d) 상기 3줄의 와이어 각각에 대하여, 상기 (b) 단계의 비교 결과 그 차이가 미리 정해진 오차범위 내에 들어갈 때까지 상기 (a) 단계 내지 (c) 단계를 반복하는 단계;를 포함하며,
상기 현재방향 검출센서는, 상기 판상 부재가 설치된 평면상에서 직교하는 두 개의 축을 중심으로 상기 판상 부재가 회동한 각도를 각각 검출하는 두 개의 각도 센서이고,
상기 (a) 단계는, 상기 판상 부재가 현재 향하고 있는 방향인 상기 판상 부재의 중심에서 상기 판상 부재의 다른 표면에 수직한 법선 벡터의 방위각과 고도각을, 상기 두 개의 각도 센서에서 각각 검출된 상기 판상 부재가 회동한 각도로부터 산출하는 것을 특징으로 하는 판상 부재의 구동 방법.
As a method of driving a plate-like member installed to be inclined in an arbitrary direction about a center point to face a desired direction,
One end of each of three lines of wires is connected to each of three lines forming a triangle on one surface of the plate member, and each end of each of the three lines of wires is spaced apart from one surface of the plate member. Fixed to any one point, the three wires are installed to adjust the length from each end to the other end,
Adjusting the length from one end to the other end of each of the three wires so that the plate member faces the desired direction,
The plate member is provided with a current direction detection sensor for detecting a direction in which the plate member is currently facing,
Adjusting the length of each of the three lines of wire,
(a) detecting a direction in which the plate member is currently facing by using the current direction detection sensor;
(b) comparing the current direction of the plate member detected in the step (a) with the desired direction;
(c) increasing or decreasing the length of each of the three rows of wires in a direction in which the comparison result of step (b) coincides; And
(d) repeating steps (a) to (c) for each of the three rows of wires until the difference is within a predetermined error range as a result of the comparison in step (b);
The present direction detection sensors are two angle sensors each detecting an angle of rotation of the plate member about two axes orthogonal to each other on a plane on which the plate member is installed,
In the step (a), the azimuth and elevation angles of the normal vector perpendicular to the other surface of the plate member at the center of the plate member in the direction in which the plate member is currently facing are detected by the two angle sensors, respectively. It calculates from the angle which the plate member rotated, The driving method of the plate member characterized by the above-mentioned.
삭제delete 삭제delete 중심점을 중심으로 임의의 방향으로 경사가능하게 설치된 판상 부재를, 원하는 방향을 향하도록 구동하는 방법으로서,
상기 판상 부재의 일 표면에서 삼각형을 이루는 3점에 각각 1줄씩, 총 3줄의 와이어의 각각의 일단이 연결되어 있고, 상기 3줄의 와이어의 각각의 타단은 각각 상기 판상 부재의 일 표면과 이격되어 임의의 한 점에 고정되되, 상기 3줄의 와이어는 각각의 일단에서 타단까지의 길이를 조절가능하게 설치되어 있고,
상기 판상 부재가 원하는 방향을 향하도록, 상기 3줄의 와이어 각각의 일단에서 타단까지의 길이를 조절하는 단계를 포함하고,
상기 판상 부재의 다른 표면에는 상기 판상 부재가 추적해야할 대상물로부터의 빛, 열, 전기적 및 자기적 신호 중 적어도 어느 하나의 신호의 강도를 검출함으로써 상기 판상 부재가 이루는 평면에 대한 상기 대상물의 현재 방향을 검출하는 대상물 방향 검출센서가 설치되어 있고,
상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 조절하는 단계는,
(a) 상기 대상물 방향 검출센서를 이용하여 상기 판상 부재가 이루는 평면에 대한 상기 대상물의 현재 방향을 검출하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계에서 검출된 상기 대상물의 현재 방향과 상기 판상 부재가 이루는 평면에 수직인 방향을 비교하는 단계;
(c) 상기 (b) 단계의 비교 결과가 일치하게 되는 방향으로 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 증가시키거나 감소시키는 단계; 및
(d) 상기 3줄의 와이어 각각에 대하여, 상기 (b) 단계의 비교 결과 그 차이가 미리 정해진 오차범위 내에 들어갈 때까지 상기 (a) 단계 내지 (c) 단계를 반복하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 판상 부재의 구동 방법.
As a method of driving a plate-like member installed to be inclined in an arbitrary direction about a center point to face a desired direction,
One end of each of three lines of wires is connected to each of three lines forming a triangle on one surface of the plate member, and each end of each of the three lines of wires is spaced apart from one surface of the plate member. Fixed to any one point, the three wires are installed to adjust the length from each end to the other end,
Adjusting the length from one end to the other end of each of the three wires so that the plate member faces the desired direction,
On the other surface of the plate member, the current direction of the object with respect to the plane formed by the plate member is detected by detecting the intensity of at least one of light, thermal, electrical and magnetic signals from an object to be tracked by the plate member. The object direction detecting sensor to detect is installed,
Adjusting the length of each of the three lines of wire,
(a) detecting a current direction of the object with respect to a plane formed by the plate member by using the object direction detection sensor;
(b) comparing a current direction of the object detected in step (a) with a direction perpendicular to a plane formed by the plate member;
(c) increasing or decreasing the length of each of the three rows of wires in a direction in which the comparison result of step (b) coincides; And
(d) repeating steps (a) to (c) for each of the three rows of wires until the difference is within a predetermined error range as a result of the comparison in step (b). A drive method of the plate member characterized by the above-mentioned.
중심점을 중심으로 임의의 방향으로 경사가능하게 설치된 판상 부재를, 원하는 방향을 향하도록 구동하는 방법으로서,
상기 판상 부재의 일 표면에서 삼각형을 이루는 3점에 각각 1줄씩, 총 3줄의 와이어의 각각의 일단이 연결되어 있고, 상기 3줄의 와이어의 각각의 타단은 각각 상기 판상 부재의 일 표면과 이격되어 임의의 한 점에 고정되되, 상기 3줄의 와이어는 각각의 일단에서 타단까지의 길이를 조절가능하게 설치되어 있고,
상기 판상 부재가 원하는 방향을 향하도록, 상기 3줄의 와이어 각각의 일단에서 타단까지의 길이를 조절하는 단계를 포함하고,
상기 3줄의 와이어 각각에는, 상기 3줄의 와이어 각각의 현재 길이를 검출하는 와이어 길이 검출센서가 설치되어 있고,
상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 조절하는 단계는,
(a) 상기 판상 부재가 상기 원하는 방향을 향할 때의 상기 3줄의 와이어 각각의 길이인 목표 길이를 산출하는 단계;
(b) 상기 와이어 길이 검출센서를 이용하여 상기 3줄의 와이어 각각의 현재 길이를 검출하는 단계;
(c) 상기 3줄의 와이어 각각에 대하여, 상기 (a) 단계에서 산출된 목표 길이와 상기 (b) 단계에서 검출된 현재 길이를 비교하는 단계;
(d) 상기 (c) 단계의 비교 결과가 일치하게 되는 방향으로 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 증가시키거나 감소시키는 단계; 및
(e) 상기 3줄의 와이어 각각에 대하여, 상기 (c) 단계의 비교 결과 그 차이가 미리 정해진 오차범위 내에 들어갈 때까지 상기 (b) 단계 내지 (d) 단계를 반복하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 판상 부재의 구동 방법.
As a method of driving a plate-like member installed to be inclined in an arbitrary direction about a center point to face a desired direction,
One end of each of three lines of wires is connected to each of three lines forming a triangle on one surface of the plate member, and each end of each of the three lines of wires is spaced apart from one surface of the plate member. Fixed to any one point, the three wires are installed to adjust the length from each end to the other end,
Adjusting the length from one end to the other end of each of the three wires so that the plate member faces the desired direction,
Each of the three rows of wires is provided with a wire length detection sensor for detecting the current length of each of the three rows of wires,
Adjusting the length of each of the three lines of wire,
(a) calculating a target length which is the length of each of the three rows of wires when the plate member faces the desired direction;
(b) detecting a current length of each of the three wires using the wire length detection sensor;
(c) comparing, for each of the three rows of wires, a target length calculated in step (a) with a current length detected in step (b);
(d) increasing or decreasing the length of each of the three rows of wires in a direction in which the comparison result of step (c) coincides; And
(e) repeating steps (b) to (d) until each of the three wires has a difference as a result of the comparison of step (c) within a predetermined error range. A drive method of the plate member characterized by the above-mentioned.
제5항에 있어서,
상기 판상 부재의 중심을 원점으로 하였을 때, 상기 3줄의 와이어 각각의 타단쪽 연장선이, 상기 원점에서 상기 판상 부재의 일 표면쪽으로 이격된 공통의 구동점에 수렴되며,
상기 (a) 단계는, 상기 원점을 중심으로 한 상기 3점의 좌표, 상기 원점에서 상기 구동점까지의 길이, 상기 원점에서 상기 판상 부재의 다른 표면에 수직한 법선 벡터, 상기 원하는 방향이 이루는 고도각 및 방위각, 및 상기 3줄의 와이어 각각의 일단에서 타단까지의 길이 들간의 관계로부터, 상기 3줄의 와이어 각각의 목표 길이를 산출하는 것을 특징으로 하는 판상 부재의 구동 방법.
6. The method of claim 5,
When the center of the plate member is the origin, the other end extension line of each of the three wires converges to a common driving point spaced apart from the origin toward one surface of the plate member.
In the step (a), the coordinates of the three points about the origin, the length from the origin to the driving point, a normal vector perpendicular to the other surface of the plate member at the origin, and the altitude formed by the desired direction A target length of each of the three wires is calculated from the relationship between the angles and azimuth angles and the lengths from one end to the other end of each of the three wires.
상단부에 유니버설 조인트가 형성되고 지면 또는 고정 구조물에 고정되는 지주;
임의의 방향으로 경사 구동이 가능하도록 상기 유니버설 조인트에 일 표면의 중심이 결합된 판상 부재;
상기 판상 부재의 일 표면에서 삼각형을 이루는 3점에 각각의 일단이 고정되고, 타단이 상기 지주에 고정된 3줄의 와이어;
상기 3줄의 와이어 각각의 양단부 중 어느 일방에, 또는 양단부 사이에 설치되고, 상기 3줄의 와이어 각각을 감거나 풀도록 회전 가능한 3개의 보빈과, 상기 3개의 보빈 각각을 회전시키는 3개의 모터를 포함하는 구동부; 및
상기 판상 부재가 원하는 방향을 향하도록 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 조절하는 신호를 상기 구동부에 전달하여 상기 3개의 보빈 각각을 회전시키는 제어부;를 포함하고,
상기 판상 부재의 경사 방향과 경사각을 검출함으로써 상기 판상 부재가 현재 향하고 있는 방향을 검출하는 현재방향 검출센서;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 현재방향 검출센서에 의해 검출된 판상 부재의 현재방향과 상기 원하는 방향을 비교하여, 그 비교 결과가 일치하게 되는 방향으로 상기 3개의 보빈 각각의 회전방향을 결정하는 연산부를 포함하고,
상기 연산부의 비교 결과 그 차이가 미리 정해진 오차범위 내에 들어갈 때까지, 상기 센서에 의한 판상 부재의 현재 방향 검출, 상기 연산부에 의한 비교 및 보빈의 회전방향 결정, 및 상기 구동부에 의한 상기 3줄의 와이어 각각의 길이 조절을 반복하도록, 상기 센서, 연산부 및 구동부를 제어하며,
상기 현재방향 검출센서는, 상기 판상 부재에 설치된 기울기 센서 또는 가속도 센서인 것을 특징으로 하는 판상 부재의 구동 장치.
A post formed at the upper end of the universal joint and fixed to the ground or the fixed structure;
A plate member having a center of one surface coupled to the universal joint to enable inclined driving in an arbitrary direction;
Three rows of wires, one end of which is fixed to three points forming a triangle on one surface of the plate-like member, and the other end of which is fixed to the support;
Three bobbins rotatably installed on either or both ends of each of the three rows of wires and rotatable to wind or unwind each of the three rows of wires, and three motors for rotating each of the three bobbins. A driving unit including; And
And a control unit which transmits a signal for adjusting the length of each of the three wires to the driving unit so that the plate member faces a desired direction, and rotates each of the three bobbins.
And a current direction detection sensor for detecting a direction in which the plate member is currently facing by detecting an inclination direction and an inclination angle of the plate member.
The control unit,
And a computing unit for comparing the current direction of the plate member detected by the current direction detection sensor with the desired direction, and determining the rotation direction of each of the three bobbins in a direction in which the comparison result is coincident,
The current direction of the plate-shaped member detected by the sensor, the comparison by the calculation unit and the rotation direction of the bobbin, and the three lines of wires by the drive unit until the difference is within a predetermined error range as a result of the comparison of the calculation unit. Controlling the sensor, the calculation unit and the driving unit to repeat each length adjustment,
The current direction detecting sensor is a tilt sensor or an acceleration sensor provided in the plate member, the drive device of the plate member.
삭제delete 삭제delete 상단부에 유니버설 조인트가 형성되고 지면 또는 고정 구조물에 고정되는 지주;
임의의 방향으로 경사 구동이 가능하도록 상기 유니버설 조인트에 일 표면의 중심이 결합된 판상 부재;
상기 판상 부재의 일 표면에서 삼각형을 이루는 3점에 각각의 일단이 고정되고, 타단이 상기 지주에 고정된 3줄의 와이어;
상기 3줄의 와이어 각각의 양단부 중 어느 일방에, 또는 양단부 사이에 설치되고, 상기 3줄의 와이어 각각을 감거나 풀도록 회전 가능한 3개의 보빈과, 상기 3개의 보빈 각각을 회전시키는 3개의 모터를 포함하는 구동부; 및
상기 판상 부재가 원하는 방향을 향하도록 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 조절하는 신호를 상기 구동부에 전달하여 상기 3개의 보빈 각각을 회전시키는 제어부;를 포함하고,
상기 판상 부재의 경사 방향과 경사각을 검출함으로써 상기 판상 부재가 현재 향하고 있는 방향을 검출하는 현재방향 검출센서;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 현재방향 검출센서에 의해 검출된 판상 부재의 현재방향과 상기 원하는 방향을 비교하여, 그 비교 결과가 일치하게 되는 방향으로 상기 3개의 보빈 각각의 회전방향을 결정하는 연산부를 포함하고,
상기 연산부의 비교 결과 그 차이가 미리 정해진 오차범위 내에 들어갈 때까지, 상기 센서에 의한 판상 부재의 현재 방향 검출, 상기 연산부에 의한 비교 및 보빈의 회전방향 결정, 및 상기 구동부에 의한 상기 3줄의 와이어 각각의 길이 조절을 반복하도록, 상기 센서, 연산부 및 구동부를 제어하며,
상기 현재방향 검출센서는, 상기 유니버설 조인트의 두 회동축에 설치되어 상기 판상 부재가 상기 두 회동축을 중심으로 회동한 각도를 검출하는 두 개의 각도 센서인 것을 특징으로 하는 판상 부재의 구동 장치.
A post formed at the upper end of the universal joint and fixed to the ground or the fixed structure;
A plate member having a center of one surface coupled to the universal joint to enable inclined driving in an arbitrary direction;
Three rows of wires, one end of which is fixed to three points forming a triangle on one surface of the plate-like member, and the other end of which is fixed to the support;
Three bobbins rotatably installed on either or both ends of each of the three rows of wires and rotatable to wind or unwind each of the three rows of wires, and three motors for rotating each of the three bobbins. A driving unit including; And
And a control unit which transmits a signal for adjusting the length of each of the three wires to the driving unit so that the plate member faces a desired direction, and rotates each of the three bobbins.
And a current direction detection sensor for detecting a direction in which the plate member is currently facing by detecting an inclination direction and an inclination angle of the plate member.
The control unit,
And a computing unit for comparing the current direction of the plate member detected by the current direction detection sensor with the desired direction, and determining the rotation direction of each of the three bobbins in a direction in which the comparison result is coincident,
The current direction of the plate-shaped member detected by the sensor, the comparison by the calculation unit and the rotation direction of the bobbin, and the three lines of wires by the drive unit until the difference is within a predetermined error range as a result of the comparison of the calculation unit. Controlling the sensor, the calculation unit and the driving unit to repeat each length adjustment,
And the present direction detection sensors are two angle sensors installed on two rotation shafts of the universal joint to detect angles of rotation of the plate member about the two rotation shafts.
제10항에 있어서,
상기 연산부는, 상기 판상 부재가 현재 향하고 있는 방향인 상기 판상 부재의 중심에서 상기 판상 부재의 다른 표면에 수직한 법선 벡터의 방위각과 고도각을, 상기 두 개의 각도 센서에서 각각 검출된 상기 판상 부재가 회동한 각도로부터 산출하는 것을 특징으로 하는 판상 부재의 구동 장치.
11. The method of claim 10,
The calculation unit may include azimuth and elevation angles of a normal vector perpendicular to the other surface of the plate member at the center of the plate member, which is the direction in which the plate member is currently facing, wherein the plate member detected by the two angle sensors respectively. It calculates from the angle rotated, The drive device of the plate member characterized by the above-mentioned.
상단부에 유니버설 조인트가 형성되고 지면 또는 고정 구조물에 고정되는 지주;
임의의 방향으로 경사 구동이 가능하도록 상기 유니버설 조인트에 일 표면의 중심이 결합된 판상 부재;
상기 판상 부재의 일 표면에서 삼각형을 이루는 3점에 각각의 일단이 고정되고, 타단이 상기 지주에 고정된 3줄의 와이어;
상기 3줄의 와이어 각각의 양단부 중 어느 일방에, 또는 양단부 사이에 설치되고, 상기 3줄의 와이어 각각을 감거나 풀도록 회전 가능한 3개의 보빈과, 상기 3개의 보빈 각각을 회전시키는 3개의 모터를 포함하는 구동부; 및
상기 판상 부재가 원하는 방향을 향하도록 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 조절하는 신호를 상기 구동부에 전달하여 상기 3개의 보빈 각각을 회전시키는 제어부;를 포함하고,
상기 판상 부재의 다른 표면에 설치되어, 상기 판상 부재가 추적해야할 대상물로부터의 빛, 열, 전기적 및 자기적 신호 중 적어도 어느 하나의 신호의 강도를 검출함으로써 상기 판상 부재가 이루는 평면에 대한 상기 대상물의 현재방향을 검출하는 대상물 방향 검출센서;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 대상물 방향 검출센서에 의해 검출된 상기 대상물의 현재방향과 상기 판상 부재가 이루는 평면에 수직인 방향을 비교하여, 그 비교 결과가 일치하게 되는 방향으로 3개의 보빈 각각의 회전방향을 결정하는 연산부를 포함하고,
상기 연산부의 비교 결과 그 차이가 미리 정해진 오차범위 내에 들어갈 때까지, 상기 대상물 방향 검출센서에 의한 상기 대상물의 현재방향 검출과, 상기 연산부에 의한 비교 및 보빈의 회전방향 결정, 및 상기 구동부에 의한 상기 3줄의 와이어 각각의 길이 조절을 반복하도록, 상기 센서, 연산부 및 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 판상 부재의 구동 장치.
A post formed at the upper end of the universal joint and fixed to the ground or the fixed structure;
A plate member having a center of one surface coupled to the universal joint to enable inclined driving in an arbitrary direction;
Three rows of wires, one end of which is fixed to three points forming a triangle on one surface of the plate-like member, and the other end of which is fixed to the support;
Three bobbins rotatably installed on either or both ends of each of the three rows of wires and rotatable to wind or unwind each of the three rows of wires, and three motors for rotating each of the three bobbins. A driving unit including; And
And a control unit which transmits a signal for adjusting the length of each of the three wires to the driving unit so that the plate member faces a desired direction, and rotates each of the three bobbins.
It is installed on the other surface of the plate member, and detects the intensity of at least one of light, heat, electrical and magnetic signals from the object to be tracked by the plate member to the plane of the object made of the plate member Further comprising; object direction detection sensor for detecting the current direction,
The control unit,
Computing unit for comparing the current direction of the object detected by the object direction detection sensor and the direction perpendicular to the plane formed by the plate-like member, and determine the rotation direction of each of the three bobbin in the direction that the comparison result is matched Including,
The current direction of the object detected by the object direction detection sensor, the comparison by the calculation unit and the rotation direction of the bobbin, and the drive unit by the drive unit until the difference is within a predetermined error range as a result of the comparison of the calculation unit. And controlling the sensor, the calculation unit and the driving unit to repeat the length adjustment of each of the three rows of wires.
상단부에 유니버설 조인트가 형성되고 지면 또는 고정 구조물에 고정되는 지주;
임의의 방향으로 경사 구동이 가능하도록 상기 유니버설 조인트에 일 표면의 중심이 결합된 판상 부재;
상기 판상 부재의 일 표면에서 삼각형을 이루는 3점에 각각의 일단이 고정되고, 타단이 상기 지주에 고정된 3줄의 와이어;
상기 3줄의 와이어 각각의 양단부 중 어느 일방에, 또는 양단부 사이에 설치되고, 상기 3줄의 와이어 각각을 감거나 풀도록 회전 가능한 3개의 보빈과, 상기 3개의 보빈 각각을 회전시키는 3개의 모터를 포함하는 구동부; 및
상기 판상 부재가 원하는 방향을 향하도록 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 조절하는 신호를 상기 구동부에 전달하여 상기 3개의 보빈 각각을 회전시키는 제어부;를 포함하고,
상기 3개의 보빈 각각에 설치되어, 보빈의 회전각도를 검출함으로써 상기 3줄의 와이어 각각의 현재 길이를 검출하는 와이어 길이 검출센서;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 판상 부재가 상기 원하는 방향을 향할 때의 상기 3줄의 와이어 각각의 길이인 목표 길이를 산출하고, 산출된 상기 목표 길이와 상기 와이어 길이 검출센서에 의해 검출된 상기 3줄의 와이어 각각의 현재 길이를 비교하여, 그 비교 결과가 일치하게 되는 방향으로 3개의 보빈 각각의 회전방향을 결정하는 연산부를 포함하고,
상기 연산부의 비교 결과 그 차이가 미리 정해진 오차범위 내에 들어갈 때까지, 상기 와이어 길이 검출센서에 의한 상기 3줄의 와이어 각각의 현재 길이 검출과, 상기 연산부에 의한 비교 및 보빈의 회전방향 결정, 및 상기 구동부에 의한 상기 3줄의 와이어 각각의 길이 조절을 반복하도록, 상기 센서, 연산부 및 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 판상 부재의 구동 장치.
A post formed at the upper end of the universal joint and fixed to the ground or the fixed structure;
A plate member having a center of one surface coupled to the universal joint to enable inclined driving in an arbitrary direction;
Three rows of wires, one end of which is fixed to three points forming a triangle on one surface of the plate-like member, and the other end of which is fixed to the support;
Three bobbins rotatably installed on either or both ends of each of the three rows of wires and rotatable to wind or unwind each of the three rows of wires, and three motors for rotating each of the three bobbins. A driving unit including; And
And a control unit which transmits a signal for adjusting the length of each of the three wires to the driving unit so that the plate member faces a desired direction, and rotates each of the three bobbins.
A wire length detection sensor installed at each of the three bobbins and detecting a current length of each of the three wires by detecting a rotation angle of the bobbin;
The control unit,
Calculating a target length which is the length of each of the three wires when the plate member faces the desired direction, and calculates the target length and the present length of each of the three wires detected by the wire length detection sensor Comparing a, comprising a calculation unit for determining the rotation direction of each of the three bobbins in the direction that the comparison result is coincident,
The current length of each of the three lines of wires by the wire length detection sensor, the comparison by the calculation unit and the rotation direction determination of the bobbin until the difference is within a predetermined error range as a result of the comparison of the calculation unit, and the The sensor, the calculating part, and the driving part are controlled so that the length adjustment of each of the three lines of wires by the driving part is repeated.
제13항에 있어서,
상기 판상 부재의 중심을 원점으로 하였을 때, 상기 3줄의 와이어 각각의 타단쪽 연장선이, 상기 원점에서 상기 판상 부재의 일 표면쪽으로 이격된 공통의 구동점에 수렴되고,
상기 연산부는,
상기 원점을 중심으로 한 상기 3점의 좌표, 상기 원점에서 상기 구동점까지의 길이, 상기 원점에서 상기 판상 부재의 다른 표면에 수직한 법선 벡터, 상기 원하는 방향이 이루는 고도각 및 방위각, 및 상기 3줄의 와이어 각각의 일단에서 타단까지의 길이 들간의 관계로부터, 상기 3줄의 와이어 각각의 목표 길이를 산출하는 것을 특징으로 하는 판상 부재의 구동 장치.
14. The method of claim 13,
When the center of the plate member is the origin, the other end extension line of each of the three lines of wires converges to a common driving point spaced apart from the origin toward one surface of the plate member,
The operation unit,
The coordinates of the three points about the origin, the length from the origin to the driving point, a normal vector perpendicular to the other surface of the plate member at the origin, the elevation angle and the azimuth angle formed by the desired direction, and the three The target length of each of the three wires is calculated from the relationship between the lengths from one end to the other end of each wire of the wire.
제7항에 있어서,
상기 지주는 단일의 기둥으로 이루어진 것을 특징으로 하는 판상 부재의 구동 장치.
8. The method of claim 7,
The prop is a drive device of a plate member, characterized in that consisting of a single column.
제7항 및 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 판상 부재의 구동 장치를 포함하고,
상기 판상 부재는, 태양으로부터의 태양 에너지를 집열, 집광 또는 반사하는 판상 부재이고,
상기 제어부는, 태양의 고도각 및 방위각에 따라 상기 판상 부재가 태양을 추적하여 원하는 방향을 향하도록 상기 구동부를 제어하는, 태양 추적장치.
The drive device of the plate-shaped member of any one of Claims 7 and 10-15,
The plate member is a plate member for collecting, condensing or reflecting solar energy from the sun,
And the control unit controls the driving unit so that the plate-shaped member tracks the sun and faces the desired direction according to the altitude and azimuth angle of the sun.
제16항에 있어서,
상기 제어부는, 현재의 날짜와 시각을 계수하는 시계; 및 날짜와 시각에 따른 태양의 고도각 및 방위각을 저장하는 메모리;를 구비하고,
상기 제어부는 상기 메모리로부터 현재의 날짜와 시각에 따른 태양의 고도각 및 방위각을 읽어들여 상기 원하는 방향을 산출하는 것을 특징으로 하는 태양 추적장치.
17. The method of claim 16,
The control unit includes: a clock for counting a current date and time; And a memory for storing an altitude angle and an azimuth angle of the sun according to the date and time,
And the control unit calculates the desired direction by reading the altitude and azimuth angle of the sun according to the current date and time from the memory.
제16항에 있어서,
상기 제어부는, 태양의 고도각 및 방위각 별로, 상기 판상 부재가 태양을 추적하여 원하는 방향을 향하도록 하는 3줄의 와이어 각각의 길이를 저장하는 룩업 테이블을 포함하고,
상기 제어부는 상기 룩업 테이블로부터 현재의 태양의 고도각 및 방위각에 대응되는 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 읽어들여 상기 구동부에 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 조절하는 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 태양 추적장치.
17. The method of claim 16,
The control unit includes a look-up table for storing the length of each of the three rows of wires for allowing the plate-shaped member to track the sun in a desired direction for each altitude and azimuth angle of the sun.
The controller reads the length of each of the three lines of wires corresponding to the altitude and azimuth of the current sun from the lookup table, and transmits a signal for adjusting the length of each of the three lines of wires to the driving unit. Solar tracking device.
제16항에 있어서,
상기 제어부는, 현재의 날짜와 시각을 계수하는 시계; 및 날짜와 시각 별로, 상기 판상 부재가 태양을 추적하여 원하는 방향을 향하도록 하는 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 저장하는 룩업 테이블;을 포함하고,
상기 제어부는 상기 룩업 테이블로부터 현재의 날짜와 시각에 대응되는 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 읽어들여 상기 구동부에 전달하는 것을 특징으로 하는 태양 추적장치.
17. The method of claim 16,
The control unit includes: a clock for counting a current date and time; And a lookup table for storing the length of each of the three rows of wires for each of the date and the time, so that the plate member tracks the sun and faces the desired direction.
And the controller reads a length of each of the three lines of wires corresponding to a current date and time from the lookup table and transfers the lengths of the wires to the driving unit.
제16항에 있어서,
상기 제어부는, 태양의 고도각 및 방위각 별로, 상기 판상 부재가 태양을 추적하여 원하는 방향을 향하도록 하는 상기 유니버설 조인트의 두 회동축을 중심으로 한 상기 판상 부재의 회동각도와, 이 회동각도에 따른 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 저장하는 룩업 테이블;을 구비하고,
상기 제어부는 상기 룩업 테이블로부터 현재의 태양의 고도각 및 방위각에 대응되는 상기 판상 부재의 회동각도와 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 읽어들여 상기 구동부에 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 조절하는 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 태양 추적장치.
17. The method of claim 16,
The control unit, for each of the altitude and azimuth angle of the sun, the angle of rotation of the plate member about the two rotational axes of the universal joint for tracking the sun in the desired direction, and according to the angle of rotation And a lookup table for storing the length of each of the three rows of wires.
The control unit reads the rotation angle of the plate member corresponding to the altitude and azimuth angle of the current sun and the length of each of the three wires from the lookup table to adjust the length of each of the three wires in the driving unit. Solar tracker, characterized in that for transmitting a signal.
제16항에 있어서,
상기 제어부는, 현재의 날짜와 시각을 계수하는 시계; 및 날짜와 시각 별로, 상기 판상 부재가 태양을 추적하여 원하는 방향을 향하도록 하는 상기 유니버설 조인트의 두 회동축을 중심으로 한 상기 판상 부재의 회동각도와, 이 회동각도에 따른 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 저장하는 룩업 테이블;을 구비하고,
상기 제어부는 상기 룩업 테이블로부터 현재의 날짜와 시각에 대응되는 상기 판상 부재의 회동각도와 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 읽어들여 상기 구동부에 상기 3줄의 와이어 각각의 길이를 조절하는 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 태양 추적장치.
17. The method of claim 16,
The control unit includes: a clock for counting a current date and time; And a rotation angle of the plate member about the two rotational axes of the universal joint for tracking the sun and pointing the sun in a desired direction by date and time, and each of the three rows of wires according to the rotation angle. And a lookup table for storing the length of the
The control unit reads the rotation angle of the plate member corresponding to the current date and time and the length of each of the three wires from the lookup table, and transmits a signal for adjusting the length of each of the three wires to the driving unit. Sun tracking device, characterized in that.
제16항에 있어서,
상기 판상 부재는 태양 에너지를 집열, 집광하는 집열판, 집광판 또는 태양전지판이고,
상기 판상 부재가 향하기를 원하는 방향이 태양의 방향과 일치하는 것을 특징으로 하는 태양 추적장치.
17. The method of claim 16,
The plate member is a heat collecting plate, a light collecting plate or a solar cell plate for collecting and condensing solar energy,
Sun tracking device, characterized in that the direction in which the plate member is desired to match the direction of the sun.
제16항에 있어서,
상기 판상 부재는 태양광을 상기 태양 추적장치와 이격된 일지점으로 반사하는 반사판이고,
상기 판상 부재가 향하기를 원하는 방향이, 태양, 상기 반사판의 중심 및 상기 일지점이 이루는 각을 이등분하는 방향인 것을 특징으로 하는 태양 추적장치.
17. The method of claim 16,
The plate member is a reflector reflecting sunlight to a point spaced apart from the sun tracking device,
The direction in which the plate-shaped member is desired to be directed is a direction which bisects an angle formed by the sun, the center of the reflecting plate, and the one point.
제23항에 기재된 태양 추적장치를 복수 개 포함하되,
상기 복수의 태양 추적장치 각각의 반사판이 공통의 상기 일지점으로 태양광을 반사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 반사장치.
Including a plurality of the sun tracking device of claim 23,
And a reflector of each of the plurality of sun trackers configured to reflect sunlight to a common point.
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