KR101406239B1 - 풍향 풍속계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍향 및 풍속을 측정할 수 있을 뿐 아니라, 단일 통신선을 이용한 선택적 통신규약에 따른 데이터 통신 출력과 영점 조정의 환경 설정 기능을 내장한 일체형의 풍향 풍속계에 관한 것이다. 본 발명에 따른 풍향 풍속계는 케이스와, 상기 케이스에 회전 가능하게 결합되며, 바람이 부는 방향에 따라 회전되는 풍향 샤프트와, 상기 풍향 샤프트가 회전된 방향을 검출하여 풍향을 측정하는 풍향분석부와, 상기 케이스에 회전 가능하게 결합되며, 바람에 의해 회전되는 풍속 샤프트와, 상기 풍속 샤프트의 회전속도를 측정하는 풍속분석부를 포함한다.

Description

풍향 풍속계{A anemovane}

본 발명은 풍향 풍속계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍향과 풍속을 함께 측정할 수 있을 뿐 아니라, 환경 설정 기능을 내장하고 있는 풍향 풍속계에 관한 것이다.

풍향을 측정하는 풍향계나, 풍속을 측정하는 풍속계는 건물이나 선박 등에 많이 설치되어 이용되고 있으며, 이와 관련하여 공개특허 20-2011-0003994호를 비롯하여 많은 특허들이 출원된 바 있다. 하지만, 종래의 경우에는 주로 풍향계와 풍속계가 별개로 제작되어 설치되었으며, 풍향과 풍속을 함께 측정할 수 있는 장치의 개발은 미비한 상태이다. 따라서, 풍향 및 풍속을 함께 측정할 수 있으며, 나아가 단일 통신선을 이용한 선택적 통신규약에 따른 데이터 통신 출력과, 영점 조정의 환경 설정 기능을 내장한 새로운 형태의 장비 개발이 요구된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 풍향 및 풍속을 측정할 수 있을 뿐 아니라, 단일 통신선을 이용한 선택적 통신규약에 따른 데이터 통신 출력과 영점 조정의 환경 설정 기능을 내장한 일체형의 풍향 풍속계를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 풍향 풍속계는 케이스와, 상기 케이스에 회전 가능하게 결합되며, 바람이 부는 방향에 따라 회전되는 풍향 샤프트와, 상기 풍향 샤프트가 회전된 방향을 검출하여 풍향을 측정하는 풍향분석부와, 상기 케이스에 회전 가능하게 결합되며, 바람에 의해 회전되는 풍속 샤프트와, 상기 풍속 샤프트의 회전속도를 측정하는 풍속분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 풍속분석부는, 상기 풍속 샤프트의 단부에 결합되어 상기 풍속 샤프트와 함께 회전되며, 원주 방향을 따라 광이 흡수되는 광흡수부와, 광이 반사되는 광반사부가 교번적으로 마련되어 있으며, 상기 케이스의 내부에 배치되는 엔코더 판과, 상기 케이스의 내부에 배치되며, 상기 엔코더 판으로 광을 조사하는 발광소자와, 상기 엔코더 판에서 반사된 광을 수광하는 수광소자를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 풍향분석부는, 상기 풍향 샤프트의 단부에 결합되어 상기 풍향 샤프트와 함께 회전되며, 상기 케이스의 내부에 배치되는 자석과, 상기 자석의 회전시 자속밀도가 변화되는 것을 분석하여 자기 센서를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 케이스는, 상기 풍향 샤프트가 결합되는 상부케이스와, 상기 풍속 샤프트가 결합되며 상기 상부케이스의 하측에 배치되는 하부케이스와, 상기 상부케이스와 상기 하부케이스를 결합시키는 브라켓을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 하나의 장치로 풍향 및 풍속을 측정할 수 있으므로, 장치의 소형화가 가능하며 이에 따라 활용도(즉, 좁은 공간에도 설치가능)가 향상된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍향 풍속계의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 풍향 풍속계의 분리사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 풍향 풍속계의 단면도이다.
도 4는 풍속 측정 원리를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍향 풍속계에 관하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍향 풍속계의 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 풍향 풍속계의 분리사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 풍향 풍속계의 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 풍향 풍속계(100)는 케이스(10)와, 풍향 샤프트(20)와, 풍속 샤프트(30)와, 풍향 분석부와, 풍속 분석부를 포함한다.

케이스(10)는 상부 케이스(11)와, 하부 케이스(12)와, 브라켓(13)으로 구성된다.

상부 케이스(11)는 원통 형상으로 형성되며, 후술하는 풍향 샤프트(20)가 삽입되는 관통공이 마련되어 있다. 그리고, 이 관통공에는 풍향 샤프트가 원활하게 회전될 수 있도록 베어링(111)이 설치된다. 그리고, 상부 케이스의 하면은 상방향으로 오목하게 형성된다.

하부 케이스(12)는 원통 형상으로 형성되며, 후술하는 풍속 샤프트(30)가 삽입되는 관통공이 마련된다. 그리고, 이 관통공에는 풍속 샤프트가 원활하게 회전될 수 있도록 베어링(121)이 설치된다. 또한, 하부 케이스(12)의 상면은 하방향으로 오목하게 형성된다.

브라켓(13)은 상부 케이스(11)와 하부 케이스(12)를 상호 결합하기 위한 것이다. 브라켓(13)은 판 형상으로 형성되며, 상부 케이스(11)와 하부 케이스(12) 사이에 배치된다. 브라켓(13)에는 상방향 및 하방향으로 돌출되며 원형의 고리 형상으로 형성되는 결합돌기부(131)가 마련되어 있다. 상부 케이스(11) 및 하부 케이스(12)는 이 결합돌기부(131)에 끼워져 결합되며, 이에 따라 상부 케이스와 브라켓 사이 및 하부 케이스와 브라켓 사이에 각각 공간(S1,S2)이 형성된다.

한편, 브라켓(13)의 상면에는 회로기판(PCB)(14)이 결합되며, 이 회로기판(14)에는 후술하는 바와 같이 자기 센서(50), 광학모듈(70) 등이 결합된다.

풍향 샤프트(20)는 일방향으로 길게 형성되며, 상부 케이스(11)에 형성된 관통공에 회전 가능하게 삽입된다. 풍향 샤프트(20)의 상단부는 상부 케이스(11)의 상방으로 돌출된다. 풍향 샤프트(20)의 상단부에는 바람이 부는 방향을 가리키도록 회전되는 풍향지시부재(21)가 결합되며, 이에 따라 풍향 샤프트(20)는 방향이 부는 방향 즉 풍향을 따라 회전된다. 그리고, 풍향 샤프트(20)의 하단부는 브라켓과 상부 케이스 사이의 공간(S1)에 배치되며, 이 하단부에는 자석고정부재(22)가 결합된다.

풍속 샤프트(30)는 일방향으로 길게 형성되며, 하부 케이스(12)에 형성된 관통공에 회전 가능하게 삽입된다. 풍속 샤프트(30)의 하단부는 하부 케이스(12)의 하방으로 돌출된다. 풍속 샤프트(30)의 하단부에는 바람이 불면 연속적으로 회전되는 바람개비부재(31)가 결합되며, 이에 따라 풍속 샤프트(30)는 바람이 불면 풍속에 대응하여 연속적으로 회전된다. 그리고, 풍속 샤프트(30)의 상단부는 브라켓과 하부 케이스 사이의 공간(S2)에 배치된다.

풍향 분석부는 풍향 샤프트가 회전된 방향을 검출하여 풍향을 측정하는 것으로, 본 실시예의 경우 풍향 분석부는 자석(40)과, 자기 센서(magnetic sensor)(50)를 포함한다. 자석(40)은 풍향 샤프트의 단부에 결합되어 있는 자석고정부재(22)에 결합되며, 풍향 샤프트(20)와 함께 회전한다. 자기 센서(50)는 자기(magnetic) 신호를 검출하는 것으로, 회로기판(14)에 결합되어 자석(40)의 하방에 배치된다. 풍향 샤프트(20)의 회전시 자석(40)도 함께 회전되며 이에 따라 자속 밀도가 변화되는데, 이때 자기 센서(50)는 자속 밀도가 변화되는 것을 검출(분석)하며, 이를 통해 풍향 샤프트(20)가 회전된 방향 즉 풍향을 측정할 수 있다.

도 4는 풍속 분속부에서 풍속을 측정하는 원리를 설명하는 도면으로, 이하 도 4를 함께 참조하여 풍속 분석부의 구성 및 풍속 측정 원리에 관하여 설명한다.

풍속 분석부는 풍속 샤프트(30)의 회전속도를 측정하여 풍속을 알아내기 위한 것으로, 본 실시예의 경우 풍속 분석부는 엔코더 판(60)과, 광학모듈(70)을 포함한다.

엔코더 판(60)은 평판 형상으로 형성되며, 고정브라켓(80)에 의해 풍속 샤프트(30)의 상단부에 고정되어 브라켓과 하부 케이스 사이의 공간(S2)에 배치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 엔코더 판(60)의 상면에는 광흡수부(61)와 광반사부(62)가 원주 방향을 교번적으로 배치되어 있다. 광흡수부(61)는 광 조사시 광이 흡수되는 것으로, 예를 들어 엔코더 판의 상면에 검은색을 칠하거나 검은색 스티커를 부착하면 광이 흡수된다. 광반사부(62)는 광 조사시 광이 반사되는 것으로, 예를 들어 엔코더 판의 상면에 흰색을 칠하거나 흰색의 스티커를 부착하면 광이 반사된다.

광학모듈(70)은 브라켓(13)에 고정된 회로기판(14)의 하면에 결합(전기적으로 연결)되며, 발광소자와 수광소자를 포함한다. 발광소자는 엔코더 판을 향하여 광을 조사하며, 수광소자는 엔코더 판에서 반사된 빛을 수광한다. 이때, 도 4의 (A)에 도시된 바와 같이, 발광소자로부터 조사된 광이 광흡수부(61)에 조사되면 광이 흡수되므로 수광소자에서 광이 수광되지 않는다. 그리고, 도 4의 (B)에 도시된 바와 같이, 발광조사로부터 조사된 광이 광반사부(62)에 조사되어 반사되면 수광소자에서 광이 수광된다. 따라서, 엔코더 판(60)이 회전하게 되면, 발광조사에서 조사되는 광이 광흡수부와 광반사부에 교번적으로 조사되며, 이에 따라 수광소자에서 광이 수광되는 상태와 안 되는 상태가 반복되어 펄스 신호가 출력되게 된다. 그리고, 단위 시간당 펄스의 수를 계산하면, 엔코더 판(60)의 회전속도 즉 풍속을 알아낼 수 있다.

또한, 풍향 풍속계는 마이크로 프로세스(91)와, 통신모듈(92)을 더 포함한다. 마이크로 프로세스(91)는 회로기판(14)에 결합되어 자기 센서(50) 및 광학모듈(70)과 전기적으로 연결되며, 자기 센서 및 광학모듈로부터 데이터(전기적 신호)를 전송받으며, 이를 분석하여 풍향 및 풍속을 산출한다.

또한, 마이크로 프로세스(91)는 단일 통신선을 이용한 선택적 통신규약에 따른 통신 출력이 가능하고, 영점 조정의 환경 설정 기능을 내장하도록 프로그램된다. 여기서, 영점 조정이란 특정한 시점에서의 풍향 또는 풍속을 영점(즉, 기준점)으로 설정하는 것을 의미한다.

통신모듈(92)은 측정된 풍향 및 풍속을 유선 또는 무선의 방식으로 사용자가 확인할 수 있는 전자기기로 전송하며, 또한 외부의 기기로부터 사용자의 명령신호를 수신한다. 사용자는 통신모듈로 명령신호를 보냄으로써, 다양한 풍향 풍속 통신 규격 프로토콜을 설정할 수 있다. 또한, 사용자는 통신모듈로 명령신호를 보내, 영점 조정을 설정할 수 있다. 한편, 풍향 풍속계에 버튼을 설치하여, 사용자가 버튼 조작을 통해 환경 설정 또는 영점 조정을 실시하도록 구성할 수도 있다.

상술한 바와 같이 구성된 풍향 풍속계에 있어서, 바람이 불면 풍향지시부재와 함께 풍향 샤프트에 결합된 자석이 풍향에 따라 회전되고, 이에 따라 자속밀도가 변화되는 것을 분석함으로써 풍향을 측정할 수 있다. 그리고, 바람에 의해 바람개비부재와 함께 풍속 샤프트에 결합된 엔코더 판이 회전되고, 이에 따라 수광소자에서 광이 수광되는 상태와 안 되는 상태가 반복됨으로 인해 출력되는 펄스 신호를 분석함으로써, 풍속을 측정할 수 있다.

특히, 본 실시예의 경우 풍향계와 풍속계를 하나의 장치(모듈)로 제작한 것이다. 따라서, 장치의 소형화가 가능하므로 좁은 장소에도 설치 가능하며, 이에 따라 활용도가 향상되는 장점이 있다. 또한, 소형화에 따라 제작단가를 절감할 수 있다.

나아가, 본 실시예의 경우 자기 센서 및 광학모듈을 사용하는데, 이는 모두 비접촉 방식의 센서이며, 따라서 반영구적인 사용이 가능하다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100...풍향 풍속계 10...케이스
11...상부 케이스 12...하부 케이스
13...브라켓 14...회로기판
20...풍향 샤프트 21...풍향지시부재
30...풍속 샤프트 40...자석
50...자기 센서 60...엔코더 판
70...광학모듈

Claims (4)

1. 삭제
2. 케이스;
   상기 케이스에 회전 가능하게 결합되며, 바람이 부는 방향에 따라 회전되는 풍향 샤프트;
   상기 풍향 샤프트가 회전된 방향을 검출하여 풍향을 측정하는 풍향분석부;
   상기 케이스에 회전 가능하게 결합되며, 바람에 의해 회전되는 풍속 샤프트; 및
   상기 풍속 샤프트의 회전속도를 측정하는 풍속분석부;를 포함하되,
   상기 풍속분석부는,
   상기 풍속 샤프트의 단부에 결합되어 상기 풍속 샤프트와 함께 회전되며, 원주 방향을 따라 광이 흡수되는 광흡수부와, 광이 반사되는 광반사부가 교번적으로 마련되어 있으며, 상기 케이스의 내부에 배치되는 엔코더 판과,
   상기 케이스의 내부에 배치되며, 상기 엔코더 판으로 광을 조사하는 발광소자와, 상기 엔코더 판에서 반사된 광을 수광하는 수광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍향 풍속계.
3. 케이스;
   상기 케이스에 회전 가능하게 결합되며, 바람이 부는 방향에 따라 회전되는 풍향 샤프트;
   상기 풍향 샤프트가 회전된 방향을 검출하여 풍향을 측정하는 풍향분석부;
   상기 케이스에 회전 가능하게 결합되며, 바람에 의해 회전되는 풍속 샤프트; 및
   상기 풍속 샤프트의 회전속도를 측정하는 풍속분석부;를 포함하되,
   상기 풍향분석부는,
   상기 풍향 샤프트의 단부에 결합되어 상기 풍향 샤프트와 함께 회전되며, 상기 케이스의 내부에 배치되는 자석과,
   상기 자석의 회전시 자속 밀도가 변화되는 것을 검출하는 자기 센서(magnetic sensor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍향 풍속계.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 케이스는,
   상기 풍향 샤프트가 결합되는 상부케이스와,
   상기 풍속 샤프트가 결합되며 상기 상부케이스의 하측에 배치되는 하부케이스와,
   상기 상부케이스와 상기 하부케이스를 결합시키는 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍향 풍속계.

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