KR102191801B1 - 태양광 가로등 램프의 제어방법 - Google Patents

태양광 가로등 램프의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 가로등 램프의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광을 이용하여 전력을 발생시키는 발전부에 해당되는 태양광 모듈(100), 상기 태양광 모듈(100)에서 발전된 전력을 이용하여 광을 발산하는 램프(200), 태양광 콘트롤러(300), 및 태양광 모듈(100)에서 발전된 전력을 저장하는 배터리(400)를 포함하는 태양광 가로등 램프의 제어방법에 있어서, 태양광 콘트롤러(300)에 전원을 공급하는 제1-1 단계; 태양광 모듈(100)에서부터 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 측정하는 제1-2 단계; 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 설정된 일출 전압(V1)인지 비교하여, 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 계속 측정하거나, 일출 전압(V1)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 제1-3 단계; 일출 전압(V1)에 도달할 때까지 소요된 시간으로부터 일출 시간(T1)을 계산하는 제1-4 단계; 일출 시간(T1)으로부터 램프의 소등 시점을 결정하고 소등하는 제1-5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 가로등 램프의 제어방법에 관한 것이다.

Description

태양광 가로등 램프의 제어방법{omitted}
본 발명은 태양광 가로등 램프의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타이머 인터럽트를 사용하여 일출 시간과 일몰 시간을 예측하고, 이들 예측 시간으로부터 원하는 시간에 램프를 소등하거나 점등시키는 태양광 가로등 램프의 제어방법에 관한 것이다.
태양광 가로등은 태양광을 이용하여 거리를 밝히는 시스템으로, 인적이 드문 곳이나 전력공급을 위한 설비를 설치하기 곤란하거나 그 설치비용이 과다하게 소요되는 곳에 주로 설치된다.
세계적으로 기후변화 협약과 에너지 자원 고갈문제가 대두되면서 태양 에너지에 대한 관심이 고조되어 태양에너지를 효율적으로 사용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있는 등, 태양광을 이용하여 독자적으로 전력을 생산하여 야간에 가로등을 켜서 보행자의 안전을 보호할 수 있는 태양광 가로등 설치가 증가하고 있는 상황이다.
한편, 태양광 가로등은 태양전지 모듈, 태양전지로부터 생산된 전력을 저장하는 배터리, 태양전지 모듈로부터 생산된 전력을 배터리로 충전하는 충전시스템, 충전된 배터리로부터 램프로 전력을 공급하고 배터리의 충전상태를 관리하기 위한 제어시스템 및 램프를 포함하는 것이 일반적이다.
이러한 태양광 가로등은 어두운 밤에는 램프가 점등되어야 하고 밝은 낮에는 소등되어야 하며, 램프의 점등과 소등은 태양광 모듈, 조도 센서 또는 타이머에 의존하는 것이 일반적이다. 하지만 태양광 모듈은 일몰과 일출에 의존하고 있어 원하는 시간에 점등하거나 소등하는 것이 어렵고, 조도 센서는 가로등 가격의 상승으로 이어질 뿐만 아니라 여전히 원하는 시간에 점등 또는 소등할 수 없다. 상대적으로 저렴한 타이머나 RTC(Real Time Clock)를 사용함으로써 점등과 소등 시간을 제어하는 것이 가능하지만, 이 경우 RTC 구동을 위해서는 별도의 메인배터리와 보조배터리가 필요하다. 또한 RTC를 사용하더라도 계절이나 지형적 특성에 따라 일출시간과 일몰시간을 정확하게 예측하는 것이 어렵고, 게다가 타이머 알고리즘은 빈번한 오작동이나 리셋 후에는 정확도가 떨어져 태양광 가로등 램프의 점등과 소등을 위한 제어가 원활하지 못하다는 문제점이 있다.
한국등록특허공보 제1516193호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 설치비용이 저렴하면서도 램프의 점등과 소등 시점을 정확하게 예측함으로써 태양광 가로등을 효율적으로 운전 및 제어할 수 있는 태양광 가로등 램프의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 태양광 가로등 램프의 제어방법은, 태양광을 이용하여 전력을 발생시키는 발전부에 해당되는 태양광 모듈(100), 상기 태양광 모듈(100)에서 발전된 전력을 이용하여 광을 발산하는 램프(200), 태양광 콘트롤러(300), 및 태양광 모듈(100)에서 발전된 전력을 저장하는 배터리(400)를 포함하는 태양광 가로등 램프의 제어방법에 있어서, 태양광 콘트롤러(300)에 전원을 공급하는 제1-1 단계; 태양광 모듈(100)에서부터 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 측정하는 제1-2 단계; 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 설정된 일출 전압(V1)인지 비교하여, 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 계속 측정하거나, 일출 전압(V1)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 제1-3 단계; 일출 전압(V1)에 도달할 때까지 소요된 시간으로부터 일출 시간(T1)을 계산하는 제1-4 단계; 일출 시간(T1)으로부터 램프의 소등 시점을 결정하고 소등하는 제1-5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 태양광 가로등 램프의 제어방법에서는, 콘트롤러로 이동하는 전압(V0)이 설정된 일출 전압(V1)인지 비교하여, 콘트롤러로 이동하는 전압(V0)을 계속 측정하거나, 일출 전압(V1)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 제1-6 단계; 일출 전압(V1)에 도달할 때까지 소요된 시간으로부터 일출 시간(TN1)을 재계산하는 제1-7 단계; 및 재계산된 일출 시간(TN1)으로부터 램프의 소등 시점을 재결정하고 소등하는 제1-8 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 태양광 가로등 램프의 제어방법에서는, 상기 제1-4 단계에서는, 일출 전압(V1)에 도달할 때까지 소요된 2일 이상의 데이터로부터 평균 일출 시간(TM1)을 계산하고, 상기 제1-7 단계에서는, 일출 전압(V1)에 도달할 때까지 소요된 최근 2일 이상의 데이터로부터 평균 일출 시간(TNM1)을 재계산하고, 상기 제1-8 단계에서는, 재계산한 평균 일출 시간(TNM1)으로부터 램프의 소등 시점을 재결정하고 소등하는 것이 더욱 바람직하다.
또한 본 발명의 태양광 가로등 램프의 제어방법에서는, 태양광을 이용하여 전력을 발생시키는 발전부에 해당되는 태양광 모듈(100), 상기 태양광 모듈(100)에서 발전된 전력을 이용하여 광을 발산하는 램프(200), 태양광 콘트롤러(300), 및 태양광 모듈(100)에서 발전된 전력을 저장하는 배터리(400)를 포함하는 태양광 가로등 램프의 제어방법에 있어서, 태양광 콘트롤러(300)에 전원을 공급하는 제2-1 단계; 태양광 모듈(100)로부터 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 측정하는 제2-2 단계; 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 설정된 일몰 전압(V2)인지 비교하여, 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 계속 측정하거나, 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 단계 제2-3 단계; 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지 소요된 시간으로부터 일몰 시간(T2)을 계산하는 제2-4 단계; 일몰 시간(T2)으로부터 램프의 점등 시점을 결정하고 점등하는 제2-5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 태양광 가로등 램프의 제어방법에서는, 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 설정된 일몰 전압(V2)인지 비교하여, 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 계속 측정하거나, 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 단계 제2-6 단계; 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지 소요된 시간으로부터 일몰 시간(TN2)을 재계산하는 제2-7 단계; 및 재계산된 일몰 시간(TN2)으로부터 램프의 점등 시점을 재결정하고 점등하는 제2-8 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 태양광 가로등 램프의 제어방법에서는, 상기 제2-4 단계에서는, 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지 소요된 2일 이상의 데이터로부터 평균 일몰 시간(TM2)을 계산하고; 상기 제2-7 단계에서는, 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지 소요된 최근 2일 이상의 데이터로부터 평균 일몰 시간(TNM2)을 재계산하고, 상기 제2-8 단계에서는, 재계산한 평균 일몰 시간(TNM2)으로부터 램프의 점등 시점을 재결정하고 점등하는 것이 더욱 바람직하다.
또한 본 발명의 태양광 가로등 램프의 제어방법에서는, 태양광을 이용하여 전력을 발생시키는 발전부에 해당되는 태양광 모듈(100), 상기 태양광 모듈(100)에서 발전된 전력을 이용하여 광을 발산하는 램프(200), 태양광 콘트롤러(300), 및 태양광 모듈(100)에서 발전된 전력을 저장하는 배터리(400)를 포함하는 태양광 가로등 램프의 제어방법에 있어서, 램프의 소등은, 태양광 콘트롤러(300)에 전원을 공급하는 제1-1 단계; 태양광 모듈(100)에서부터 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 측정하는 제1-2 단계; 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 설정된 일출 전압(V1)인지 비교하여, 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 계속 측정하거나, 일출 전압(V1)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 제1-3 단계; 일출 전압(V1)에 도달할 때까지 소요된 2일 이상의 데이터로부터 평균 일출 시간(TM1)을 계산하는 제1-4 단계; 평균 일출 시간(TM1)으로부터 램프의 소등 시점을 결정하고 소등하는 제1-5 단계; 콘트롤러로 이동하는 전압(V0)이 설정된 일출 전압(V1)인지 비교하여, 콘트롤러로 이동하는 전압(V0)을 계속 측정하거나, 일출 전압(V1)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 제1-6 단계; 일출 전압(V1)에 도달할 때까지 소요된 최근 2일 이상의 데이터로부터 평균 일출 시간(TNM1)을 재계산하는 제1-7 단계; 및 재계산한 평균 일출 시간(TNM1)으로부터 램프의 소등 시점을 재결정하고 소등하는 제1-8 단계를 포함하되, 상기 제1-6 단계 내지 제1-8 단계가 반복적으로 수행되어 결정되고,
램프의 점등 시점은, 태양광 콘트롤러(300)에 전원을 공급하는 제2-1 단계; 태양광 모듈(100)로부터 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 측정하는 제2-2 단계; 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 설정된 일몰 전압(V2)인지 비교하여, 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 계속 측정하거나, 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 단계 제2-3 단계; 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지 소요된 2일 이상의 데이터로부터 평균 일몰 시간(TM2)을 계산하는 제2-4 단계; 평균 일몰 시간(TM2)으로부터 램프의 점등 시점을 결정하고 점등하는 제2-5 단계; 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 설정된 일몰 전압(V2)인지 비교하여, 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 계속 측정하거나, 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 단계 제2-6 단계; 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지 소요된 최근 2일 이상의 데이터로부터 평균 일몰 시간(TNM2)을 재계산하는 제2-7 단계; 및 재계산한 평균 일몰 시간(TNM2)으로부터 램프의 점등 시점을 재결정하고 점등하는 제2-8 단계를 포함하되, 상기 제2-6 단계 내지 제2-8 단계가 반복적으로 수행되어 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 태양광 가로등 램프의 제어방법에 의하면, 별도의 타이머 등 추가적인 장비를 구비하지 않아도 일출 시간이나 일몰 시간을 예측하는 것이 가능하여 희망하는 시간에 점등 또는 점멸시키는 것이 가능하고, 따라서 태양광 가로등의 유지 관리비용을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 게다가 가로등을 효율적이면서 정확하게 제어할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 태양광 가로등의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 일출 시간을 예측하여 램프를 소등하기 위한 알고리즘이다.
도 3은 본 발명에 따른 일출 시간을 예측하여 램프를 소등하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 일몰 시간을 예측하여 램프를 점등하기 위한 알고리즘이다.
도 5는 본 발명에 따른 일몰 시간을 예측하여 램프를 점등하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 태양광 가로등 램프의 제어방법에 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 태양광 가로등 모식도의 일예는 종래 기술인 도 1과 같이, 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 태양광 모듈(100), 태양광 모듈(100)에서 발전된 전력을 이용하여 광을 발산하는 램프(200), 태양광 콘트롤러(300), 및 태양광 모듈(100)에서 발전된 전력을 저장하는 배터리(400)를 포함하여 이루어진다. 그리고 각종 데이터들을 저장하기 저장부가 태양광 콘트롤러(300)에 함께 내장되어 있거나 또는 별도로 구비될 수 있다.
본 발명의 태양광 가로등 램프에 전력을 공급하거나 차단하기 위한 제어방법은, 일출 시간과 일몰 시간을 미리 예측하고 이들 예측 시간으로부터 희망하는 시간에 램프를 점등하거나 소등한다.
먼저 램프 소등을 위하여 일출 시간을 예측하고 예측한 시간을 이용하여 램프를 소등하는 방법에 관하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 일출 시간을 예측하여 램프를 소등하기 위한 알고리즘이고, 도 3은 본 발명에 따른 일출 시간을 예측하여 램프를 소등하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명에 따른 일출 시간을 예측하여 램프를 소등하는 방법은, 도 2 및 3에 도시한 바와 같이 태양광 콘트롤러(300)에 전원을 공급하는 제1-1 단계; 태양광 모듈(100)에서부터 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 측정하는 제1-2 단계; 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 설정된 일출 전압(V1) 이상인지 비교하여, 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 계속 측정하거나, 일출 전압(V1)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 제1-3 단계; 일출 전압(V1)에 도달할 때까지 소요된 시간으로부터 일출 시간(T1)을 계산하는 제1-4 단계; 일출 시간(T1)으로부터 램프의 소등 시점을 결정하고 소등 하는 제1-5 단계; 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 설정된 일출 전압(V1) 이상인지 비교하여, 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 계속 측정하거나, 일출 전압(V1)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 제1-6 단계; 일출 전압(V1)에 도달할 때까지 소요된 시간으로부터 일출 시간(TN1)을 재계산하는 제1-7 단계; 및 재계산된 일출 시간(TN1)으로부터 램프의 소등 시점을 재결정하고 소등하는 제1-8 단계를 포함하여 이루어진다.
보다 구체적으로 설명하면, 태양광을 발전하거나, 발전된 전기를 배터리(400)로 공급하는 등 태양광 가로등의 작동과 제어를 담당하는 태양광 콘트롤러(300)에 전원을 공급한다(제1-1 단계).
그러면 태양광 모듈(100)에서는 빛을 이용하여 전기를 생성하며, 생성된 전기는 태양광 콘트롤러(300)를 경유한 후 배터리(400)에 저장된다. 이때, 태양광 콘트롤러(300)는 태양광 모듈(100)에서 생성된 전압(V0)을 연속적으로 측정한다(제1-2 단계). 여기서, 전압은 아날로그 디지털 변환기(ADC; Analog-to-Digital Converter)를 사용하여 측정할 수 있으나 이에 제한하지 않는다.
빛으로부터 전기를 생산하는 태양광 모듈 특성상, 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)은 시간에 따라 큰 차이가 있다. 즉, 낮에는 전압(V0)이 높고 밤에는 상대적으로 전압(V0)이 낮다. 제1-3 단계에서는 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)으로부터 일출 여부를 판단하고 그 결과를 데이터베이스에 저장하는 단계이다. 상세하게는 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 미리 설정해 둔 일출 전압(V1)보다 낮으면 계속해서 시간을 측정하고, 미리 설정해 둔 일출 전압(V1)까지 높아지면 그때까지 걸린 시간을 데이터베이스에 저장한다. 일출 전압(V1)이란 태양이 수평선 위로 떠올라 전기 생산이 활발해지기 시작할 때의 전압으로 태양광 모듈(100)의 용량 등에 따라 달라질 수 있고, 따라서 관리자가 사전에 해당 일출 전압값을 태양광 콘트롤러(300)에 저장해 둔다.
여기서, 일출 전압(V1)에 도달할 때까지 걸리는 시간은 별도의 배터리 없이도 구동이 가능한 타이머 인터럽트를 사용하는 것이 바람직하다. 타이머 인터럽트는 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 일출 전압(V1)에 도달했는지 일정한 간격으로 계속 측정하며, 측정 간격과 측정 횟수로부터 일출 전압(V1) 도달까지 걸린 시간을 계산한다.
제1-4 단계는 일출 전압(V1)에 도달할 때까지 소요된 시간으로부터 일출 시간(T1)을 계산하는 단계로서, 2일 이상의 데이터, 보다 바람직하게는 일출 전압(V1)에 도달할 때까지 소요된 3일간의 데이터로부터 평균 일출 시간(TN1)을 계산하는 것이 바람직하다. 즉, 기상 악화 등으로 인해 일출 전압(V1)에 도달하는 시점에 오차가 발생하더라도 2일 또는 3일간의 데이터를 평균하여 일출 시간(TN1)을 계산 예측함으로써 태양광 가로등을 보다 정확하게 운전 제어하기 위함이다.
제1-5 단계에서는 상기 제1-4 단계에서 예측된 평균 일출 시간(TN1)으로부터 램프(200)를 소등하는 단계이다. 일예로, 측정 1일째 일출 전압(V1)에 도달한 시점에서부터 2일째 일출 전압(V1)에 도달한 시간까지가 23시간 57분이고, 2일째 일출 전압(V1)에 도달한 시점에서부터 3일째 일출 전압(V1)에 도달한 시간까지가 23시간 55분일 경우, 평균 일출 시간(TN1)은 3일째 일출 전압(V1)에 도달한 시점에서부터 23시간 56분 경과한 시점이므로, 이때 램프(200)의 소등 신호를 전송할 수 있다. 물론 평균 일출 시간(TN1) 보다 소정 시간 이전에 소등 신호를 전송하는 것도 가능하고, 평균 일출 시간(TN1) 보다 소정 시간 이전부터 램프(200)의 조도를 약간 어둡게 조절하는 디밍(Dimming) 과정을 선행한 후 평균 일출 시간(TN1)에 소등시키는 것도 가능하다.
제1-6 단계는 전압(V0)을 계속해서 측정하고 일출 전압(V1)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 단계이다. 이는 다음 단계인 제1-7단계에서 새로운 평균 일출 시간(TN1)을 산정하기 위한 것이다. 지역적 위치로 인해 일출 시간(T1)이 매일 조금씩 변화하고 따라서 램프(200)의 소등 시점을 정확하게 결정하기 위해서는 새로운 평균 일출 시간(TNM1)이 요구된다.
예를 들어, 일출 전압(V1)에 도달하는 시간이 1일째 23시간 57분, 2일째 23시간 55분, 3일째 23시간 53분, 4일째 23시간 51분이고, 최근 3일간의 데이터로부터 새로운 평균 일출 시간(TNM1)을 계산하는 경우라면, 2일째에서부터 4일째 일출 시간(T1)을 활용하여 새로운 평균 일출 시간(TNM1)을 산출한다.
따라서 제1-8 단계에서는 상기 제1-7단계에서 재계산한 평균 일출 시간(TNM1)으로부터 램프의 소등 시점을 재결정하고 소등이 이루어진다.
게다가 상기 제1-6 단계 내지 제1-8 단계가 반복적으로 수행됨으로써, 일출 시간 측정이나 예측을 위해 별도의 시계 등이 필요하지 않고 또 정확한 일출 시간을 예측할 수 있다.
다음은 램프 점등을 위하여 일몰 시간을 예측하고 예측한 시간을 이용하여 램프를 점등하는 방법에 관하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 일몰 시간을 예측하여 램프를 점등하기 위한 알고리즘이고, 도 5는 본 발명에 따른 일몰 시간을 예측하여 램프를 점등하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명에 따른 일몰 시간을 예측하여 램프를 점등하는 방법은, 도 4 및 5에 도시한 바와 같이, 태양광 콘트롤러(300)에 전원을 공급하는 제2-1 단계; 태양광 모듈(100)로부터 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 측정하는 제2-2 단계; 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 설정된 일몰 전압(V2)인지 비교하여, 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 계속 측정하거나, 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 단계 제2-3 단계; 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지 소요된 시간으로부터 일몰 시간(T2)을 계산하는 제2-4 단계; 일몰 시간(T2)으로부터 램프의 점등 시점을 결정하고 점등하는 제2-5 단계; 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 설정된 일몰 전압(V2)인지 비교하여, 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 계속 측정하거나, 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 단계 제2-6 단계; 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지 소요된 시간으로부터 일몰 시간(TN2)을 재계산하는 제2-7 단계; 및 재계산된 일몰 시간(TN2)으로부터 램프의 점등 시점을 재결정하고 점등하는 제2-8 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 일몰 시간을 예측하여 램프를 점등하는 방법 중 제2-1 단계와 제2-2 단계는 도 2 및 3을 참조하면서 설명한 일출 시간을 예측하여 램프를 소등하는 방법과 동일하므로 생략하기로 한다.
제2-3 단계는 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 미리 설정해 둔 일몰 전압(V2)보다 높으면 계속해서 시간을 측정하고, 미리 설정해 둔 일몰 전압(V2)까지 낮아지면 그때까지 걸린 시간을 데이터베이스에 저장한다. 일몰 전압(V2)이란 태양이 수평선 아래로 내려가 전기 생산이 곤란해지기 시작할 때의 전압으로 태양광 모듈(100)의 용량 등에 따라 달라질 수 있고, 따라서 관리자가 사전에 해당 일몰 전압값을 태양광 콘트롤러(300)에 저장해 둔다.
일몰 전압(V2)에 도달할 때까지 걸리는 시간은 타이머 인터럽트를 사용하는 것이 바람직하고, 측정 원리는 앞서 설명한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.
제2-4 단계는 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지 소요된 시간으로부터 일몰 시간(V2)을 계산하는 단계로서, 일출 시간(T1) 계산 단계와 마찬가지로 2일 이상의 데이터, 보다 바람직하게는 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지 소요된 3일간의 데이터로부터 평균 일몰 시간(TM2)을 계산하는 것이 바람직하다.
제2-5 단계는 상기 제2-4 단계에서 예측된 평균 일몰 시간(TM2)으로부터 램프(200)를 점등하는 단계이다. 일예로, 측정 1일째 일몰 전압(V2)에 도달한 시점에서부터 2일째 일몰 전압(V2)에 도달한 시간까지가 23시간 57분이고, 2일째 일몰 전압(V2)에 도달한 시점에서부터 3일째 일몰 전압(V2)에 도달한 시간까지가 23시간 55분일 경우, 평균 일몰 시간(TM2)은 3일째 일출 전압(V2)에 도달한 시점에서부터 23시간 56분 경과한 시점이므로, 이때 램프(200)의 점등 신호를 전송할 수 있다. 물론 평균 일몰 시간(TM2) 보다 소정 시간 이전부터 램프(200)의 조도를 약간 어둡게 조절하는 디밍(Dimming) 과정을 선행한 후 평균 일몰 시간(TM2)에 점등시키는 것도 가능하고, 필요에 따라서는 일정 시간동안 지속적으로 점등하도록 제어하는 것도 가능하다.
제2-6 단계는 전압(V0)을 계속해서 측정하고 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 단계이다. 이는 다음 단계인 제2-7단계에서 새로운 평균 일몰 시간(TNM2)을 산정하기 위한 것이다. 지역적 위치로 인해 일몰 시간(T2)이 매일 조금씩 변화하고 따라서 램프(200)의 점등 시점을 정확하게 결정하기 위해서는 새로운 평균 일몰 시간(TNM2)이 요구된다.
예를 들어, 일몰 전압(V2)에 도달하는 시간이 1일째 23시간 57분, 2일째 23시간 55분, 3일째 23시간 53분, 4일째 23시간 51분이고, 최근 3일간의 데이터로부터 새로운 평균 일몰 시간(TNM2)을 계산하는 경우라면, 2일째에서부터 4일째 일몰 시간(T3)을 활용하여 새로운 평균 일몰 시간(TNM2)을 산출한다.
따라서 제2-8 단계에서는 상기 제2-7단계에서 재계산한 평균 일몰 시간(TNM2)으로부터 램프의 점등 시점을 재결정하고 점등이 이루어진다.
게다가 상기 제2-6 단계 내지 제2-8 단계가 반복적으로 수행됨으로써, 일몰 시간 측정이나 예측을 위해 별도의 시계 등이 필요하지 않고 또 정확한 일몰 시간을 예측할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 일출 시간을 예측하여 원하는 시간에 램프를 소등하는 방법과 일몰 시간을 예측하여 원하는 시간에 램프를 점등하는 방법을 개별적으로 사용하는 것도 가능하지만, 램프의 점등과 소등을 정확하게 예측하고 추가적으로 일출전이라도 점등하고 또 일몰 이후라도 소등 하는 등 점등과 소등 시점을 다양하게 조절하기 위해서는 이들 방법들을 함께 사용하는 것이 보다 바람직하다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
100 : 태양광 모듈
200 : 램프
300 : 태양광 콘트롤러
400 : 배터리
T1 : 일출 시간
TM1 : 평균 일출 시간
TNM1 : 새로운 평균 일출 시간
T2 : 일몰 시간
TM2 : 평균 일몰 시간
TNM2 : 새로운 평균 일몰 시간
V0 : 태양광 전압
V1 : 일출 전압
V2 : 일몰 전압

Claims (7)

  1. 태양광을 이용하여 전력을 발생시키는 발전부에 해당되는 태양광 모듈(100), 상기 태양광 모듈(100)에서 발전된 전력을 이용하여 광을 발산하는 램프(200), 태양광 콘트롤러(300), 및 태양광 모듈(100)에서 발전된 전력을 저장하는 배터리(400)를 포함하는 태양광 가로등 램프의 제어방법에 있어서,
    램프의 소등은,
    태양광 콘트롤러(300)에 전원을 공급하는 제1-1 단계;
    태양광 모듈(100)에서부터 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 측정하는 제1-2 단계;
    태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 설정된 일출 전압(V1)인지 비교하여, 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 계속 측정하거나, 일출 전압(V1)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 제1-3 단계;
    일출 전압(V1)에 도달할 때까지 소요된 3일간의 데이터로부터 평균 일출 시간(TM1)을 계산하는 제1-4 단계;
    평균 일출 시간(TM1)으로부터 램프의 소등 시점을 결정하고 소등하는 제1-5 단계;
    태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 설정된 일출 전압(V1)인지 비교하여, 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 계속 측정하거나, 일출 전압(V1)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 제1-6 단계;
    일출 전압(V1)에 도달할 때까지 소요된 3일간의 데이터로부터 평균 일출 시간(TNM1)을 재계산하는 제1-7 단계; 및
    재계산한 평균 일출 시간(TNM1)으로부터 램프의 소등 시점을 재결정하고 소등하는 제1-8 단계를 포함하되,
    상기 제1-6 단계 내지 제1-8 단계가 반복적으로 수행되어 결정되고,
    램프의 점등 시점은,
    태양광 콘트롤러(300)에 전원을 공급하는 제2-1 단계;
    태양광 모듈(100)로부터 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 측정하는 제2-2 단계;
    태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 설정된 일몰 전압(V2)인지 비교하여, 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 계속 측정하거나, 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 단계 제2-3 단계;
    일몰 전압(V2)에 도달할 때까지 소요된 3일간의 데이터로부터 평균 일몰 시간(TM2)을 계산하는 제2-4 단계;
    평균 일몰 시간(TM2)으로부터 램프의 점등 시점을 결정하고 점등하는 제2-5 단계;
    태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)이 설정된 일몰 전압(V2)인지 비교하여, 태양광 콘트롤러(300)로 이동하는 전압(V0)을 계속 측정하거나, 일몰 전압(V2)에 도달할 때까지의 시간을 데이터베이스에 저장하는 단계 제2-6 단계;
    일몰 전압(V2)에 도달할 때까지 소요된 3일간의 데이터로부터 평균 일몰 시간(TNM2)을 재계산하는 제2-7 단계; 및
    재계산한 평균 일몰 시간(TNM2)으로부터 램프의 점등 시점을 재결정하고 점등하는 제2-8 단계를 포함하되, 상기 제2-6 단계 내지 제2-8 단계가 반복적으로 수행되어 결정되는 것을 특징으로 하는 태양광 가로등 램프의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일출 전압(V1) 및 일몰 전압(V2)에 걸리는 시간은 인터럽트를 사용하여 측정하는 것을 특징으로 태양광 가로등 램프의 제어방법.
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