KR102602967B1 - The Hybrid Road Stud Based on Energy Harvesting - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병에 관한 것으로, 본 발명의 일면에 따른 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병은 에너지 하베스팅 소자, 에너지 하베스팅 소자와 병렬 연결된 배터리를 포함하여 전원을 제공하는 전원부, 전원부로부터 전원을 공급받아 점등하는 부하, 배터리의 출력 전압에 기초하여 전원부의 전원 공급 여부를 제어하기 위한 제어전압을 출력하는 배터리 연결 제어부, 제어전압에 따라 온오프 동작하며 전원부의 전원 공급 여부를 결정하는 전원 스위치 및 전원 스위치의 온 동작시 전원부에서 전원을 공급받아 기설정된 주기에 따라 전원부와 부하를 연결 또는 차단하며, 기설정된 주기에 따라 축적된 전압이 간헐적으로 부하에 제공되도록 하는 부하 연결 제어부를 포함한다.The present invention relates to an energy harvesting-based hybrid road sign bottle. The energy harvesting-based hybrid road sign bottle according to one aspect of the present invention includes an energy harvesting element and a battery connected in parallel with the energy harvesting element to provide power. A power supply unit provided, a load that receives power from the power supply unit and turns on, a battery connection control unit that outputs a control voltage to control whether or not to supply power to the power unit based on the output voltage of the battery, and turns on and off according to the control voltage and powers the power unit. The power switch that determines supply and when the power switch is turned on receives power from the power source, connects or disconnects the power source and the load according to a preset cycle, and allows the accumulated voltage to be intermittently provided to the load according to the preset cycle. Includes a load connection control unit.
Description
본 발명은 도로표지 병에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에너지 하베스팅 소자를 포함하여 에너지 하베스팅 소자에서 발생된 전원으로 점등되는 도로표지 병에 관한 것이다.The present invention relates to a road sign bottle, and more specifically, to a road sign bottle that includes an energy harvesting element and lights up with power generated from the energy harvesting element.
도로표지 병은 도로의 경계에 설치되어 발광함으로써 운전자와 보행자가 도로의 경계를 명확하게 파악하도록 하는 장치이다. 이와 관련하여 종래에는 광전지를 포함하여 낮 시간 동안 태양광을 에너지원으로 전력을 축적하고 야간에 점등되는 도로표지 병이 개시되고 있다.A road sign bottle is a device that is installed at the border of a road and emits light so that drivers and pedestrians can clearly see the border of the road. In relation to this, conventional road signs, including photovoltaic cells, that accumulate power using sunlight as an energy source during the day and light up at night have been introduced.
이러한 종래의 광전지를 포함한 도로표지 병은 설치가 간편하여 유지보수가 쉬우며 전기요금을 절감하는 장점이 있으나 광전지에서 전원을 공급받는 특성상 광량이 작은 환경에서는 이용할 수 없는 한계가 있다.Road sign bottles containing such conventional photocells are easy to install, easy to maintain, and have the advantage of reducing electricity bills, but due to the nature of being supplied with power from photocells, they have limitations in that they cannot be used in environments with low light intensity.
특히, 터널의 경우 태양광이 들지 않으므로 종래의 광전지를 포함한 도로표지 병을 적용하지 못해 전력선을 통해 외부로부터 전원을 공급받아 점등되는 도로표지 병을 이용하고 있다.In particular, in the case of tunnels, since there is no sunlight, road sign bottles containing conventional photovoltaic cells cannot be applied, so road sign bottles that light up by receiving power from the outside through power lines are used.
이러한 경우 도로표지 병에 대한 전력선을 추가로 설치해 전원을 공급해야 하므로, 설치 비용과 유지보수 비용이 증가하며, 도로표지 병을 점등하기 위해 별도로 전기를 사용해야 하는 문제점이 있다.In this case, an additional power line for the road sign bottle must be installed to supply power, which increases installation and maintenance costs, and there is a problem in that electricity must be used separately to light the road sign bottle.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 에너지 하베스팅 소자에서 부하를 점등할 전압에 못 미치는 전원이 제공되는 환경에서도 에너지 하베스팅 소자에서 발생되는 전원으로 점등 가능한 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to solve the above problems, and is an energy harvesting-based hybrid road that can be lit with power generated from the energy harvesting element even in an environment where power is provided below the voltage to light the load from the energy harvesting element. A label bottle is provided.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above, and other objects not mentioned can be clearly understood from the description below.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병은 에너지 하베스팅 소자, 에너지 하베스팅 소자와 병렬 연결된 배터리를 포함하여 전원을 제공하는 전원부, 전원부로부터 전원을 공급받아 점등하는 부하, 배터리의 출력 전압에 기초하여 전원부의 전원 공급 여부를 제어하기 위한 제어전압을 출력하는 배터리 연결 제어부, 제어전압에 따라 온오프 동작하며 전원부의 전원 공급 여부를 결정하는 전원 스위치 및 전원 스위치의 온 동작시 전원부에서 전원을 공급받아 기설정된 주기에 따라 전원부와 부하를 연결 또는 차단하며, 기설정된 주기에 따라 축적된 전압이 간헐적으로 부하에 제공되도록 하는 부하 연결 제어부를 포함한다.An energy harvesting-based hybrid road sign bottle according to an aspect of the present invention for achieving the above-described object includes an energy harvesting element, a power supply unit that provides power including a battery connected in parallel with the energy harvesting element, and power supply from the power supply unit. A battery-connected control unit that outputs a control voltage to control whether or not to supply power to the power unit based on the load that receives and lights the output voltage of the battery, a power switch and power supply that turns on and off depending on the control voltage and determines whether or not to supply power to the power unit. It receives power from the power supply unit when the switch is turned on, connects or disconnects the power supply unit and the load according to a preset cycle, and includes a load connection control unit that intermittently provides the accumulated voltage to the load according to the preset cycle.
본 발명에 따르면 에너지 하베스팅 소자에서 부하를 점등할 전압에 못 미치는 전원이 제공되는 환경에서도 에너지 하베스팅 소자에서 발생되는 전원으로 점등 가능한 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병을 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of providing an energy harvesting-based hybrid road sign bottle that can be lit with power generated from the energy harvesting element even in an environment where power is provided below the voltage to light the load.
이에 따라 터널과 같이 조명외에 다른 광원이 없어 광량이 부족한 환경에서도 광전지에서 발생되는 전원으로 점등할 수 있는 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병을 제공하는 효과를 기대할 수 있다.Accordingly, the effect of providing an energy harvesting-based hybrid road sign bottle that can be lit with power generated from photovoltaic cells can be expected even in environments with insufficient light, such as tunnels, where there are no other light sources other than lighting.
본 발명의 효과는 상기에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병의 회로도의 각 노드에서 출력되는 전압의 파형을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병의 사이도이다.Figure 1 is a circuit diagram of an energy harvesting-based hybrid road sign bottle according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the waveform of the voltage output from each node of the circuit diagram of the energy harvesting-based hybrid road sign bottle according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram of an energy harvesting-based hybrid road sign bottle according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로서, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms, but the present embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete, and those skilled in the art It is provided to fully inform the person of the scope of the invention, and the present invention is defined only by the claims. Meanwhile, the terms used in this specification are for describing embodiments and are not intended to limit the present invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병(10)은 전원부(110), 부하(120), 배터리 연결 제어부(140), 전원 스위치(150), 부하 연결 제어부(200)를 포함하는 것일 수 있다.Referring to FIG. 1, the energy harvesting-based hybrid
전원부(110)는 에너지 하베스팅 소자(111), 에너지 하베스팅 소자(111)와 병렬 연결되어 에너지 하베스팅 소자(111)에서 발생한 전기 에너지에 의해 충전되는 배터리(113)를 포함하는 것일 수 있다.The power supply unit 110 may include an
여기서, 에너지 하베스팅 소자(111)는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광전지, 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 열전소자, 진동 에너지는 전기 에너지로 변환하는 진동소자 중 적어도 하나가 적용될 수 있다.Here, the
에너지 하베스팅 소자(111)에서 발생한 전기 에너지는 배터리(113)를 먼저 충전하고, 배터리(113)가 완충된 이후에 부하(120)로 전원이 공급될 수 있다. 이에 따라, 에너지 하베스팅 소자(111)에서 획득되는 전력이 적을 때에도 배터리(113)를 통해 부하(120)를 점등할 정도의 전압을 제공할 수 있다.The electrical energy generated by the
상기한 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병(10)은 이종 전원으로 하이브리드 구동할 수 있다.According to the above configuration, the energy harvesting-based hybrid
부하(120)는 전원부(110)로부터 전원을 공급받아 점등하는 것일 수 있다.The
배터리 연결 제어부(140)는 배터리(113)의 출력 전압에 기초하여 전원부(110)의 전원 공급 여부를 제어하기 위한 제어전압을 출력하는 것일 수 있다.The battery connection control unit 140 may output a control voltage for controlling whether or not to supply power to the power supply unit 110 based on the output voltage of the battery 113.
배터리 연결 제어부(140)는 배터리(113)의 출력 전압을 기설정된 저항비에 따라 분배한 전압과 기설정된 임계전압을 비교하여 전원부(110)의 전원 공급 여부를 제어하기 위한 제어전압을 출력하는 것일 수 있다.The battery connection control unit 140 compares the output voltage of the battery 113 with a voltage divided according to a preset resistance ratio and a preset threshold voltage to output a control voltage for controlling whether or not to supply power to the power supply unit 110. You can.
이때, 전원부(110)와 배터리 연결 제어부(140)의 사이에는 일단이 전원부와 연결된 제1 분배저항(131)과, 일단이 제1 분배저항(131)의 타단과 연결되고 타단이 접지된 제2 분배저항(133)이 더 구비될 수 있다.At this time, between the power supply unit 110 and the battery connection control unit 140, there is a first distribution resistor 131, one end of which is connected to the power supply unit, and a second distribution resistor 131, one end of which is connected to the other end of the first distribution resistor 131 and the other end of which is grounded. A distribution resistor 133 may be further provided.
배터리 연결 제어부(140)는 제1 분배저항(131)의 타단 및 제2 분배저항(133)의 일단에서 출력되는 전압을 입력받는 것일 수 있다. 배터리 연결 제어부(140)는 배터리(113)의 출력 전압을 제1 분배저항(131)의 저항값과 제2 분배저항(133)의 저항값에 따라 분배한 전압을 입력받아 기설정된 임계전압과 비교하여 전원부(110)의 전원 공급 여부를 제어하기 위한 제어전압을 출력하는 것일 수 있다.The battery connection control unit 140 may receive the voltage output from the other end of the first distribution resistor 131 and one end of the second distribution resistor 133. The battery connection control unit 140 receives the output voltage of the battery 113 divided according to the resistance value of the first distribution resistor 131 and the resistance value of the second distribution resistor 133 and compares it with a preset threshold voltage. Thus, a control voltage for controlling whether or not power is supplied to the power supply unit 110 may be output.
배터리 연결 제어부(140)는 배터리(113)의 출력 전압을 기설정된 저항비에 따라 분배한 전압이 기설정된 임계전압(예를 들어, 3.5V 이상에서 동작하는 부하와 연결되는 경우 3.6V)보다 작아지면 전원부(110)의 전원 공급을 차단하기 위해 기설정된 하이레벨 전압값을 가지는 제어전압을 출력하는 것일 수 있다.The battery connection control unit 140 determines that the voltage divided by the output voltage of the battery 113 according to the preset resistance ratio is smaller than the preset threshold voltage (for example, 3.6V when connected to a load operating at 3.5V or higher). A control voltage having a preset high level voltage value may be output to cut off the power supply to the ground power supply unit 110.
배터리 연결 제어부(140)는 배터리(113)의 출력 전압을 기설정된 저항비에 따라 분배한 전압이 기설정된 임계전압 이상이면 전원부(110)에서 전원을 공급하게 하기 위한 기설정된 로우레벨 전압값을 가지는 제어전압을 출력하는 것일 수 있다.The battery connection control unit 140 has a preset low-level voltage value for supplying power from the power supply unit 110 when the voltage divided by the output voltage of the battery 113 according to the preset resistance ratio is higher than the preset threshold voltage. It may be outputting a control voltage.
여기서, 로우레벨 전압값은 전원 스위치(150)의 문턱전압값보다 작게 설정되고 하이레벨 전압값은 전원 스위치(150)의 문턱전압값보다 크게 설정되는 것일 수 있다.Here, the low level voltage value may be set smaller than the threshold voltage value of the power switch 150 and the high level voltage value may be set larger than the threshold voltage value of the power switch 150.
전원 스위치(150)는 배터리 연결 제어부(140)에서 출력되는 제어전압에 따라 온오프 동작하며 전원부(110)의 전원 공급 여부를 결정한다.The power switch 150 turns on and off according to the control voltage output from the battery connection control unit 140 and determines whether to supply power to the power supply unit 110.
전원 스위치(150)는 온 동작함에 따라 전원부(110)와 부하 연결 제어부(200)를 연결하여 전원부(110)에서 부하 연결 제어부(200)로 전원이 공급되도록 하고, 오프 동작함에 따라 전원부(110)와 부하 연결 제어부(200)를 차단하여 전원부(110)에서 부하 연결 제어부(200)로의 전원 공급을 차단할 수 있다.When the power switch 150 is turned on, it connects the power supply unit 110 and the load connection control unit 200 to supply power from the power supply unit 110 to the load connection control unit 200, and when it is turned off, the power supply unit 110 The power supply from the power supply unit 110 to the load connection control unit 200 can be blocked by blocking the load connection control unit 200.
전원 스위치(150)는 소스단이 전원부(110)의 일단과 연결되고, 드레인단이 부하 연결 제어부(200)와 연결되며, 게이트단으로 제어전압을 입력받는 PMOS로 구성될 수 있다.The power switch 150 may be composed of a PMOS whose source terminal is connected to one end of the power supply unit 110, whose drain terminal is connected to the load connection control unit 200, and which receives a control voltage at the gate terminal.
전원 스위치(150)는 배터리 연결 제어부(140)에서 기설정된 하이레벨 전압값을 가지는 제어전압이 출력되면 오프 동작함에 따라 개방되어 전원부(110)에서 부하 연결 제어부(200)로의 전원 공급을 차단할 수 있다.When a control voltage having a preset high level voltage value is output from the battery connection control unit 140, the power switch 150 is turned off and opens to block the power supply from the power supply unit 110 to the load connection control unit 200. .
전원 스위치(150)는 배터리 연결 제어부(140)에서 기설정된 로우레벨 전압값을 가지는 제어전압이 출력되면 온 동작함에 따라 단락되어 전원부(110)에서 부하 연결 제어부(200)로 전원이 공급되도록 할 수 있다.When a control voltage having a preset low level voltage value is output from the battery connection control unit 140, the power switch 150 is turned on and is short-circuited to allow power to be supplied from the power supply unit 110 to the load connection control unit 200. there is.
상기한 구성에 따라 터널 붕괴, 전력 차단 등의 사고로 인해 실내 조명이 꺼져 에너지 하베스팅 소자(111)에서 전원 생성이 불가능한 상황에서 부하(120)가 배터리(113)로부터 소정 시간동안 전원을 공급받아 점등될 수 있다.According to the above configuration, in a situation where the energy harvesting
그리고, 배터리(113)의 출력 전압에 따라 부하(120)로의 전원 공급을 차단함으로써, 배터리(113)가 완전히 방전되는 것을 방지한다. 사고가 수습된 이후 배터리(113)는 에너지 하베스팅 소자(111)에서 전원을 공급받아 충전되며 자동 복구될 수 있다. 이에 따라, 완전 방전에 의한 배터리(113) 교체를 방지하는 이점이 있다.And, by blocking the power supply to the
부하 연결 제어부(200)는 전원 스위치(150)의 온 동작시 전원부(110)에서 전원을 공급받아 기설정된 주기에 따라 전원부(110)와 부하(120)를 연결 또는 차단하며, 기설정된 주기에 따라 축적된 전압이 간헐적으로 부하(120)에 제공되도록 한다.The load connection control unit 200 receives power from the power unit 110 when the power switch 150 is turned on, connects or disconnects the power unit 110 and the
부하 연결 제어부(200)는 제1 스위치(210), 제1 저항(220), 제1 커패시터(230), 비교기(240), 제1 딜레이부(250), 반전기(260), 제2 딜레이부(270), 제2 스위치(280)를 포함하여 이루어지는 것일 수 있다.The load connection control unit 200 includes a first switch 210, a first resistor 220, a first capacitor 230, a comparator 240, a first delay unit 250, an inverter 260, and a second delay unit. It may include a unit 270 and a second switch 280.
제1 스위치(210)는 온오프 동작에 따라 전원부(110)와 부하(120)를 연결하거나 차단하는 것일 수 있다.The first switch 210 may connect or disconnect the power supply unit 110 and the
제1 스위치(210)는 온 동작함에 따라 전원부(110)와 부하(120)를 연결하여 전원부(110)에서 부하(120)로 전원이 공급되도록 하고, 오프 동작함에 따라 전원부(110)와 부하(120)를 차단하여 전원부(110)에서 부하(120)로의 전원 공급을 차단할 수 있다.When the first switch 210 is turned on, it connects the power supply unit 110 and the
제1 스위치(210)는 소스단이 전원 스위치(150)의 타단(드레인단)과 연결되고, 드레인단이 부하(120)와 연결되며, 게이트단으로 비교전압()을 입력받는 PMOS로 이루어지는 것일 수 있다.The first switch 210 has a source terminal connected to the other end (drain terminal) of the power switch 150, a drain terminal connected to the
제1 스위치(210)는 전원스위치(150)의 온 동작에 따라 전원부(110)의 전원을 공급받고, 비교전압에 따라 온 또는 오프 동작하며 전원부(110)에서 제공된 전원을 부하(120)에 공급하거나 전원부(110)에서 부하(120)로의 전원 공급을 차단할 수 있다.The first switch 210 receives power from the power supply unit 110 according to the on operation of the power switch 150, operates on or off according to the comparison voltage, and supplies power provided from the power supply unit 110 to the
제1 스위치(210)는 게이트단으로 기설정된 로우레벨 전압값을 가지는 비교전압이 입력되면 온 동작하며 단락됨으로써 전원 스위치(150)의 드레인단에서 제공된 전원을 부하(120)로 공급할 수 있다.The first switch 210 is turned on when a comparison voltage having a preset low level voltage value is input to the gate terminal and is short-circuited, thereby supplying the power provided from the drain terminal of the power switch 150 to the
제1 스위치(210)는 게이트단으로 기설정된 하이레벨 전압값을 가지는 비교전압이 입력되면 오프 동작하며 개방됨으로써 전원 스위치(150)의 드레인단에서 부하(120)로의 전원 공급을 차단할 수 있다.The first switch 210 is turned off and opened when a comparison voltage having a preset high level voltage value is input to the gate terminal, thereby blocking the power supply from the drain terminal of the power switch 150 to the
제1 저항(220)는 일단이 전원 스위치(150)의 타단(드레인단)과 연결되어 전원 스위치(150)의 온 동작에 따라 전원부(110)로부터 전원을 공급받는 것일 수 있다.One end of the first resistor 220 may be connected to the other end (drain end) of the power switch 150 to receive power from the power supply unit 110 when the power switch 150 is turned on.
제1 커패시터(230)는 전원부(110)에서 전원을 공급받아 충전될 수 있다.The first capacitor 230 can be charged by receiving power from the power supply unit 110.
제1 커패시터(230)는 일단이 제1 저항(220)의 타단과 연결되고 타단이 접지되는 것일 수 있다. 제1 커패시터(230)는 제1 저항(220)을 통해 전원부(110)의 전원을 공급받아 충전되는 것일 수 있다.One end of the first capacitor 230 may be connected to the other end of the first resistor 220 and the other end may be grounded. The first capacitor 230 may be charged by receiving power from the power supply unit 110 through the first resistor 220.
비교기(240)는 제1 커패시터(230)의 전압()과 기설정된 기준전압()을 비교하여 제1 커패시터(230)의 전압()이 기준전압()이상이면 제1 스위치(210)를 온 동작시키기 위한 전압값을 가지는 비교전압()을 출력하는 것일 수 있다.The comparator 240 is the voltage of the first capacitor 230 ( ) and the preset reference voltage ( ) by comparing the voltage of the first capacitor 230 ( ) is the reference voltage ( ) or more, the comparison voltage (which has a voltage value for turning on the first switch 210) ) may be output.
비교기(240)는 전원부(110)로부터 전원을 공급받아 구동되는 OP AMP로 이루어지는 것일 수 있다. 비교기(240)는 OP AMP의 +입력단인 제1 입력단으로 기설정된 기준 전압을 입력받고, OP AMP의 -입력단인 제2 입력단으로 제1 커패시터(230)의 전압()을 입력받는 것일 수 있다.The comparator 240 may be made of an OP AMP that is driven by receiving power from the power supply unit 110. The comparator 240 receives a preset reference voltage through the first input terminal, which is the + input terminal of the OP AMP, and receives the voltage ( ) may be input.
비교기(240)는 제1 커패시터(230)의 전압()이 기준전압()이상이면 출력단으로 제1 스위치(210)를 온 동작시기키 위한 기설정된 로우레벨 전압값을 가지는 비교전압()을 출력하는 것일 수 있다.The comparator 240 is the voltage of the first capacitor 230 ( ) is the reference voltage ( ) or more, the comparison voltage (which has a preset low level voltage value for turning on the first switch 210 at the output terminal) ) may be output.
비교기(240)는 제1 커패시터(230)의 전압()이 기준전압()보다 작으면 출력단으로 제1 스위치(210)를 오프 동작시키기 위한 기설정된 하이레벨 전압값을 가지는 비교전압()을 출력하는 것일 수 있다.The comparator 240 is the voltage of the first capacitor 230 ( ) is the reference voltage ( ), the comparison voltage (which has a preset high level voltage value for turning off the first switch 210 at the output terminal ) may be output.
여기서, 로우레벨 전압값은 제1 스위치(210)의 문턱전압값보다 작게 설정되고 하이레벨 전압값은 제1 스위치(210)의 문턱전압값보다 크게 설정되는 것일 수 있다.Here, the low level voltage value may be set smaller than the threshold voltage value of the first switch 210 and the high level voltage value may be set larger than the threshold voltage value of the first switch 210.
제1 딜레이부(250)는 비교기(240)에서 출력되는 비교전압()의 상승엣지(Rising edge) 또는 하강엣지(Falling edge)의 기울기를 조정하여 출력하는 것일 수 있다.The first delay unit 250 is a comparison voltage output from the comparator 240 ( ) may be output by adjusting the slope of the rising edge or falling edge.
제1 딜레이부(250)는 일단이 비교기(240)의 출력단과 연결된 제2 저항(251), 일단이 제2 저항(251)의 타단과 연결되고 타단이 접지된 제2 커패시터(253)를 포함하는 것일 수 있다.The first delay unit 250 includes a second resistor 251, one end of which is connected to the output terminal of the comparator 240, and a second capacitor 253, one end of which is connected to the other end of the second resistor 251 and the other end of which is grounded. It may be.
제1 딜레이부(250)는 비교전압()의 상승엣지 또는 하강에지에서 제2 저항(251)의 저항값 또는 제2 커패시터(253)의 정전용량에 따른 기울기를 가지도록 비교전압()의 기울기를 조정한 전압()을 출력하는 것일 수 있다.The first delay unit 250 is provided with a comparison voltage ( ) at the rising edge or falling edge of the comparison voltage ( ) voltage ( ) may be output.
제1 딜레이부(250)는 도 2에 도시된 바와 같이 비교기(240)에서 출력되는 비교전압()의 상승엣지와 하강엣지의 기울기를 눕혀서 출력하는 것일 수 있다.The first delay unit 250 is a comparison voltage output from the comparator 240 as shown in FIG. 2 ( ) may be output by laying down the slope of the rising and falling edges.
제1 딜레이부(250)의 제2 저항(251)은 가변저항으로 이뤄지는 것일 수 있다. 제2 저항(251)은 사용자의 조작에 따라 제2 저항(251)의 저항값을 변경하기 위한 제1 조작수단(301)과 물리적으로 연결될 수 있다. 제2 저항(251)의 저항값은 제1 조작수단(301)에 대한 사용자의 조작에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어 사용자가 제1 조작수단(301)을 제1 방향으로 회전시키는 것에 대응하여 제2 저항(251)의 저항값이 증가할 수 있으며, 사용자가 제1 조작수단(301)을 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 회전시키는 것에 대응하여 제2 저항(251)의 저항값이 감소할 수 있다.The second resistor 251 of the first delay unit 250 may be made of a variable resistor. The second resistor 251 may be physically connected to the first operating means 301 for changing the resistance value of the second resistor 251 according to the user's manipulation. The resistance value of the second resistor 251 may change according to the user's manipulation of the first operating means 301. For example, the resistance value of the second resistance 251 may increase in response to the user rotating the first operating means 301 in the first direction, and the user may rotate the first operating means 301 in the first direction. In response to rotation in the second direction opposite to , the resistance value of the second resistor 251 may decrease.
도 3을 참조하면 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병(10)은 소정 높이 돌출되게 형성될 수 있다. 그리고, 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병(10)의 외부로는 에너지 하베스팅 소자(111), 부하(120), 제1 조작수단(301), 제2 조작수단(303)이 노출될 수 있다.Referring to FIG. 3, the energy harvesting-based hybrid
에너지 하베스팅 소자(111)는 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병(10)의 상부에 구비되어 외부의 광원으로부터 발생한 광 에너지를 입력받아 전기 에너지로 변환할 수 있다. 도면에서 에너지 하베스팅 소자(111)로 광전지가 적용되는 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
부하(120)는 에너지 하베스팅 소자(111)에서 발생된 전원에 의해 점멸되며 도로의 경계를 표시할 수 있다.The
제1 조작수단(301)은 사용자의 조작에 따라 회전하며 제2 저항(251)의 저항값을 변경할 수 있다. 제2 조작수단(303)은 사용자의 조작에 따라 회전하며 제3 저항(271)의 저항값을 변경할 수 있다. 사용자는 제1 조작수단(301) 또는 제2 조작수단(303)을 조작함으로써 부하(120)의 점멸주기를 조절할 수 있다.The first operating means 301 rotates according to the user's manipulation and can change the resistance value of the second resistor 251. The second operating means 303 rotates according to the user's manipulation and can change the resistance value of the third resistor 271. The user can adjust the flashing cycle of the
반전기(260)는 제1 딜레이부(250)에서 출력되는 전압()을 반전시켜 출력하는 것일 수 있다.The inverter 260 is the voltage output from the first delay unit 250 ( ) may be reversed and output.
반전기(260)는 입력단이 제2 저항(251)의 타단 및 제2 커패시터(253)의 일단에 연결되어, 제1 딜레이부(250)에서 출력되는 전압()을 입력받는 것일 수 있다.The inverter 260 has an input terminal connected to the other end of the second resistor 251 and one end of the second capacitor 253, and the voltage output from the first delay unit 250 ( ) may be input.
반전기(260)는 슈미트 트리거 인버터로 이루어져 제1 딜레이부(250)에서 출력되는 전압()의 전압값이 기설정된 제1 임계값보다 작아진 시점 이후부터 제1 딜레이부(250)에서 출력되는 전압()의 전압값이 기설정된 제2 임계값보다 커지는 시점 이전까지 기설정된 로우레벨 전압값을 가지는 전압()을 출력하는 것일 수 있다.The inverter 260 consists of a Schmitt trigger inverter and the voltage output from the first delay unit 250 ( ) output from the first delay unit 250 after the voltage value becomes smaller than the preset first threshold ( A voltage ( ) may be output.
그리고, 반전기(260)는 제1 딜레이부(250)에서 출력되는 전압()의 전압값이 기설정된 제2 임계값보다 커지는 시점 이후부터 제1 딜레이부(250)에서 출력되는 전압()의 전압값이 기설정된 제1 임계값보다 작아진 시점 이전까지 기설정된 하이레벨 전압값을 가지는 전압()을 출력하는 것일 수 있다.And, the inverter 260 is the voltage output from the first delay unit 250 ( The voltage ( A voltage ( ) may be output.
제2 딜레이부(270)는 반전기(260)에서 출력되는 전압()의 상승엣지 또는 하강엣지의 기울기를 조정하여 출력하는 것일 수 있다.The second delay unit 270 is the voltage output from the inverter 260 ( ) may be output by adjusting the slope of the rising or falling edge.
제2 딜레이부(270)는 제3 저항(271)과 제3 커패시터(273)로 구성되는 것일 수 있다. 제3 저항(271)은 일단이 반전기(260)의 출력단과 연결되어 반전기(260)에서 출력되는 전압()을 입력받을 수 있다. 제3 커패시터(273)는 일단이 제3 저항(271)의 타단 및 제2 스위치(280)와 연결되고 타단이 접지되는 것일 수 있다.The second delay unit 270 may be composed of a third resistor 271 and a third capacitor 273. The third resistor 271 has one end connected to the output terminal of the inverter 260 and the voltage output from the inverter 260 ( ) can be input. The third capacitor 273 may have one end connected to the other end of the third resistor 271 and the second switch 280, and the other end may be grounded.
제2 딜레이부(270)는 반전기(260)에서 출력되는 전압()의 상승엣지 또는 하강엣지에서 제3 저항(271)의 저항값 또는 제3 커패시터(273)의 정전용량에 따른 기울기를 가지도록 반전기(260)에서 출력되는 전압()의 기울기를 조정한 전압()을 출력하는 것일 수 있다.The second delay unit 270 is the voltage output from the inverter 260 ( The voltage output from the inverter 260 to have a slope according to the resistance value of the third resistor 271 or the capacitance of the third capacitor 273 at the rising edge or falling edge of ) ( ) voltage ( ) may be output.
제2 딜레이부(270)는 도 2과 같이 반전기(260)에서 출력되는 전압()의 상승엣지와 하강엣지의 기울기를 눕혀서 출력할 수 있다.The second delay unit 270 is the voltage output from the inverter 260 as shown in FIG. 2 ( ) can be printed by laying down the slope of the rising and falling edges.
제3 저항(271)은 일단이 반전기(260)의 출력단과 연결되는 것일 수 있다. 제3 저항(271)은 가변저항으로 이뤄지는 것일 수 있다. 제3 저항(271)은 사용자의 조작에 따라 제3 저항(271)의 저항값을 변경하기 위한 제2 조작수단(303)과 물리적으로 연결될 수 있다. 제3 저항(271)의 저항값은 제2 조작수단(303)에 대한 사용자의 조작에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어 사용자가 제2 조작수단(303)을 제1 방향으로 회전시키는 것에 대응하여 제3 저항(271)의 저항값이 증가할 수 있으며, 사용자가 제2 조작수단(303)을 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 회전시키는 것에 대응하여 제3 저항(271)의 저항값이 감소할 수 있다.One end of the third resistor 271 may be connected to the output terminal of the inverter 260. The third resistor 271 may be made of a variable resistor. The third resistor 271 may be physically connected to the second operating means 303 for changing the resistance value of the third resistor 271 according to the user's manipulation. The resistance value of the third resistor 271 may change according to the user's manipulation of the second operating means 303. For example, the resistance value of the third resistance 271 may increase in response to the user rotating the second operating means 303 in the first direction, and the user rotating the second operating means 303 in the first direction. In response to rotation in the second direction opposite to , the resistance value of the third resistor 271 may decrease.
제3 커패시터(273)는 일단이 제3 저항(271)의 타단과 연결되고 타단이 접지되는 것일 수 있다.One end of the third capacitor 273 may be connected to the other end of the third resistor 271 and the other end may be grounded.
제2 딜레이부(270)는 제1 딜레이부(250)와는 다른 시정수에 따른 제2 스위치(280)의 개폐 조건을 제공하기 위한 구성이며, 경우에 따라 생략될 수 있다. 제2 딜레이부(270)가 생략되는 경우 제2 스위치(280)에는 반전기(260)의 출력이 입력될 수 있다.The second delay unit 270 is configured to provide opening and closing conditions of the second switch 280 according to a time constant different from that of the first delay unit 250, and may be omitted in some cases. When the second delay unit 270 is omitted, the output of the inverter 260 may be input to the second switch 280.
제2 스위치(280)는 반전기(260)의 출력에 따라 제1 스위치(210)가 온 동작한 시점에서 기설정된 지연시간 이후에 온 동작하며 제1 커패시터(230)가 방전되도록 할 수 있다. 이에 따라, 제1 커패시터(230)의 전압()이 기준전압()보다 작아져 비교기(240)에서 제1 스위치(210)를 오프 동작시키기 위한 전압값을 가지는 비교전압을 출력하도록 한다.The second switch 280 is turned on after a preset delay time from when the first switch 210 is turned on according to the output of the inverter 260, and can cause the first capacitor 230 to be discharged. Accordingly, the voltage of the first capacitor 230 ( ) is the reference voltage ( ) so that the comparator 240 outputs a comparison voltage having a voltage value for turning off the first switch 210.
제2 스위치(280)는 소스단이 접지되고 드레인단이 제1 저항(220)의 타단 및 제1 커패시터(230)의 일단과 연결되며 게이트단으로 반전기(260)에서 출력되는 전압을 입력받는 NMOS로 이루어지는 것일 수 있다.The second switch 280 has a source terminal that is grounded, a drain terminal that is connected to the other end of the first resistor 220 and one end of the first capacitor 230, and a gate terminal that receives the voltage output from the inverter 260. It may be made of NMOS.
반전기(260)와 제2 스위치(280)사이에 제2 딜레이부(270)가 더 구비되는 경우, 제2 스위치(280)는 게이트단으로 제2 딜레이부(270)에서 출력되는 전압을 입력받아 제2 딜레이부(270)에서 출력되는 전압()에 따라 온오프 동작할 수 있다.When the second delay unit 270 is further provided between the inverter 260 and the second switch 280, the second switch 280 inputs the voltage output from the second delay unit 270 to the gate terminal. The voltage output from the second delay unit 270 ( ) can be turned on and off depending on the condition.
제2 스위치(280)는 게이트단으로 기설정된 문턱전압값 이상의 전압값을 가지는 전압이 입력되면 온 동작하며 제1 저항(220)의 타단 및 제1 커패시터(230)의 일단과 접지를 연결하여 제1 커패시터(230)가 방전되도록 할 수 있다. 제2 스위치(280)는 게이트단으로 기설정된 문턱전압값보다 작은 전압값을 가지는 전압이 입력되면 오프 동작하며 제1 저항(220)의 타단 및 제1 커패시터(230)의 일단과 접지의 연결을 차단하고 제1 커패시터(230)가 전원부(1120)의 전원을 공급받아 충전되도록 할 수 있다.The second switch 280 is turned on when a voltage having a voltage value higher than a preset threshold voltage value is input to the gate terminal, and connects the other end of the first resistor 220 and one end of the first capacitor 230 to ground. 1 The capacitor 230 can be discharged. The second switch 280 is turned off when a voltage having a voltage value smaller than the preset threshold voltage value is input to the gate terminal, and the other end of the first resistor 220 and one end of the first capacitor 230 are connected to ground. It can be blocked and the first capacitor 230 can be charged by receiving power from the power supply unit 1120.
즉, 제2 스위치(280)는 비교전압()을 지연 및 반전시킴에 따른 전압값에 따라 온오프 동작하며 제1 커패시터(230)가 충방전 되도록 하는 것일 수 있다.That is, the second switch 280 uses a comparison voltage ( ) may be turned on and off according to the voltage value by delaying and inverting and allowing the first capacitor 230 to be charged and discharged.
이에 따라 제1 커패시터(230)의 전압()은 기설정된 주기에 따라 기준전압()보다 커지고 작아지는 것을 반복하고, 제1 커패시터(230)의 전압()과 기준전압()을 비교한 결과에 의해 제1 스위치(210)가 온오프 동작하며 기설정된 주기에 따라 부하(120)에 전원이 공급되도록 한다.Accordingly, the voltage of the first capacitor 230 ( ) is the reference voltage ( ) and repeats increasing and decreasing, and the voltage of the first capacitor 230 ( ) and reference voltage ( ), the first switch 210 is turned on and off according to the result of comparing, and power is supplied to the
사용자는 제2 저항(251)의 저항값 또는 제3 저항(271)의 저항값을 변경하며 제1 커패시터(230)의 충방전 주기와, 제1 커패시터(230)의 충방전 주기에 따른 제1 스위치(210)의 온오프 스위칭 주기를 조절할 수 있다.The user changes the resistance value of the second resistor 251 or the resistance value of the third resistor 271 and changes the charge/discharge cycle of the first capacitor 230 and the first charge/discharge cycle according to the charge/discharge cycle of the first capacitor 230. The on-off switching cycle of the switch 210 can be adjusted.
이하, 도 2를 참조하여 부하 연결 제어부(200)의 동작을 더 구체적으로 설명해보도록 한다.Hereinafter, the operation of the load connection control unit 200 will be described in more detail with reference to FIG. 2.
전원부(110)에서 공급되는 전압()이 입력되기 시작하면 제1 커패시터에 걸리는 전압()이 기준전압()을 초과하기 전까지 비교기(240)에서 출력되는 비교전압()은 기설정된 하이레벨 전압값까지 증가한다.Voltage supplied from the power unit 110 ( ) begins to be input, the voltage applied to the first capacitor ( ) is the reference voltage ( The comparison voltage output from the comparator 240 until it exceeds ( ) increases to the preset high level voltage value.
그리고, 비교기(240)는 제1 커패시터에 걸리는 전압()이 기준전압()을 초과하기 시작한 시점(t1, t7, t13)부터 로우레벨 전압값을 가지는 비교전압을 출력하기 시작하고, 제1 스위치(210)가 온 동작하며 부하(120)에 기설정된 하이레벨의 전압값을 가지는 전압()이 공급된다.And, the comparator 240 is the voltage applied to the first capacitor ( ) is the reference voltage ( ), the comparison voltage with a low level voltage value begins to be output from the point in time (t1, t7, t13) that begins to exceed ), the first switch 210 turns on, and the high level voltage value preset in the
제1 딜레이부(250)는 비교기(240)의 비교전압()이 하이레벨 전압값에서 로우레벨 전압값으로 변경된 시점(t1, t7, t13)부터 비교전압()이 로우레벨 전압값에서 하이레벨 전압값으로 변경되는 시점(t4, t10)까지 출력 전압()의 전압값이 기설정된 하이레벨 전압값에서 로우레벨 전압값이 될 때까지 시간에 따라 감소시켜 출력한다.The first delay unit 250 is provided with a comparison voltage of the comparator 240 ( ) is changed from a high-level voltage value to a low-level voltage value (t1, t7, t13). ) is changed from a low-level voltage value to a high-level voltage value (t4, t10). ) is output by decreasing the voltage value over time from the preset high level voltage value to the low level voltage value.
반전기(260)는 제1 딜레이부(250)에서 출력되는 전압()의 전압값이 기설정된 제1 임계값보다 작아진 시점(t2, t8, t14)부터 기설정된 하이레벨 전압값을 가지는 전압()을 출력한다.The inverter 260 is the voltage output from the first delay unit 250 ( A voltage ( ) is output.
제2 딜레이부(270)는 반전기(260)에서 출력되는 전압()의 전압값이 로우레벨 전압값에서 하이레벨 전압값으로 변경되는 시점(t2, t8, t14)부터 반전기(260)의 전압()의 전압값이 하이레벨 전압값에서 로우레벨 전압값으로 변경되는 시점(t5, t11)이전까지 전압값이 기설정된 로우레벨 전압값에서 하이레벨 전압값까지 시간에 따라 증가하는 전압()을 출력한다.The second delay unit 270 is the voltage output from the inverter 260 ( From the point in time (t2, t8, t14) when the voltage value of ) changes from a low-level voltage value to a high-level voltage value, the voltage of the inverter 260 ( ) is a voltage that increases with time from a preset low-level voltage value to a high-level voltage value before the point (t5, t11) when the voltage value changes from a high-level voltage value to a low-level voltage value (t5, t11). ) is output.
제2 스위치(280)는 제2 딜레이부(270)에서 출력되는 전압()의 전압값이 증가하기 시작한 시점(t2, t8, t14) 이후 제2 딜레이부(270)에서 출력되는 전압()의 전압값이 기설정된 문턱전압을 초과하는 시점(t3, t9, t15)부터 온 동작한다.The second switch 280 is the voltage output from the second delay unit 270 ( The voltage output from the second delay unit 270 after the point in time (t2, t8, t14) when the voltage value of ) begins to increase ( ) turns on from the point in time (t3, t9, t15) when the voltage value exceeds the preset threshold voltage.
이때, 제1 커패시터(230)는 제2 스위치(280)의 온 동작에 의해 일단이 접지와 연결되며 방전을 시작한다. 즉, 제1 커패시터(230)의 전압()은 제2 딜레이부(270)에서 출력되는 전압()의 전압값이 기설정된 문턱전압을 초과하는 시점(t3, t9, t15)부터 점차 감소한다.At this time, one end of the first capacitor 230 is connected to ground by the on operation of the second switch 280 and starts discharging. That is, the voltage of the first capacitor 230 ( ) is the voltage output from the second delay unit 270 ( ) gradually decreases from the point when the voltage value exceeds the preset threshold voltage (t3, t9, t15).
비교기(240)는 제1 커패시터(230)의 방전에 의해 제1 커패시터(230)의 전압()이 기준전압()보다 작아진 시점(t4, t10)부터 하이레벨 전압값을 가지는 비교전압()을 출력하고, 이때, 제1 스위치(210)는 오프 동작하게 된다.The comparator 240 generates a voltage of the first capacitor 230 by discharge of the first capacitor 230 ( ) is the reference voltage ( ), which has a high-level voltage value from the point in time (t4, t10) ( ) is output, and at this time, the first switch 210 is turned off.
제1 딜레이부(250)는 비교전압()이 로우레벨 전압값에서 하이레벨 전압값으로 변경된 시점(t4, t10)부터 비교전압()이 하이레벨 전압값에서 로우레벨 전압값으로 변경되는 시점(t7, t13)까지 전압값이 로우레벨 전압값에서 하이레벨 전압값이 될 때까지 시간에 따라 증가하는 전압()을 출력한다.The first delay unit 250 is provided with a comparison voltage ( ) is changed from a low-level voltage value to a high-level voltage value (t4, t10). ) is a voltage that increases with time until the voltage value changes from a low-level voltage value to a high-level voltage value (t7, t13) when it changes from a high-level voltage value to a low-level voltage value (t7, t13). ) is output.
반전기(260)는 제1 딜레이부(250)에서 출력되는 전압()의 전압값이 기설정된 제1 임계값보다 작아진 시점(t2, t8, t14) 이후 기설정된 제2 임계값보다 커진 시점(t5, t11)부터 기설정된 로우레벨 전압값을 가지는 전압()을 출력한다.The inverter 260 is the voltage output from the first delay unit 250 ( A voltage ( ) is output.
제2 딜레이부(270)는 반전기(260)의 전압()이 하이레벨 전압값에서 로우레벨 전압값으로 변경되는 시점(t5, t11)부터 기설정된 하이레벨 전압값에서 로우레벨 전압값이 될 때까지 시간에 따라 감소하는 전압()을 출력한다.The second delay unit 270 is connected to the voltage of the inverter 260 ( ) is a voltage that decreases with time from the point when it changes from a high-level voltage value to a low-level voltage value (t5, t11) until it changes from a preset high-level voltage value to a low-level voltage value ( ) is output.
제2 스위치(280)는 제2 딜레이부(270)에서 출력되는 전압()이 기설정된 문턱전압값보다 커진 시점(t3, t9)부터 제2 딜레이부(270)에서 출력되는 전압()이 기설정된 문턱전압값보다 이하가 되는 시점(t6, t12)까지는 온 동작하고, 제2 딜레이부(270)에서 출력되는 전압()의 전압값이 기설정된 문턱전압값보다 작아진 시점(t6, t12)부터 오프 동작한다.The second switch 280 is the voltage output from the second delay unit 270 ( The voltage ( ) is turned on until the point in time (t6, t12) becomes lower than the preset threshold voltage value, and the voltage output from the second delay unit 270 ( ) turns off from the point in time (t6, t12) when the voltage value becomes smaller than the preset threshold voltage value.
제1 커패시터(230)의 일단은 제2 스위치(280)의 오프 동작에 의해 접지와의 연결이 끊어지고 제1 저항(220)과 연결되어 제1 저항(220)을 통해 전원부(110)의 전원을 공급받아 충전된다.One end of the first capacitor 230 is disconnected from ground by the off operation of the second switch 280 and is connected to the first resistor 220 to supply power to the power supply unit 110 through the first resistor 220. is supplied and charged.
제1 커패시터(230)의 전압()은 제2 스위치(280)가 오프 동작을 시작한 시점(t6, t12)부터 시간에 따라 점차 증가한다.The voltage of the first capacitor 230 ( ) gradually increases with time from the time when the second switch 280 starts the off operation (t6, t12).
비교기(240)는 제1 커패시터(230)의 전압()의 전압이 기준전압()보다 작아진 시점(t4, t10)부터 기설정된 로우레벨 전압값을 가지는 비교전압()을 출력하다가, 제1 커패시터(230)의 전압()의 전압이 기준전압()보다 작아진 시점(t4, t10) 이후 제1 커패시터(230)의 전압()이 기준전압()이상이 된 시점(t7, t13)부터 기설정된 하이레벨 전압값을 가지는 비교전압()을 출력할 수 있다.The comparator 240 is the voltage of the first capacitor 230 ( ) is the reference voltage ( ), the comparison voltage (t4, t10) has a preset low level voltage value. ) while outputting the voltage of the first capacitor 230 ( ) is the reference voltage ( ), the voltage of the first capacitor 230 after the time point (t4, t10) becomes smaller than ( ) is the reference voltage ( ) or more, the comparison voltage (t7, t13) has a preset high level voltage value. ) can be output.
제1 스위치(210)는 제1 커패시터(230)의 전압()이 기준전압()보다 작아진 시점(t4, t10)부터 제1 커패시터(230)의 전압()이 기준전압()보다 커진 시점(t7, t13)이전까지 오프 동작하며 부하(120)로의 전원 공급을 차단하고, 제1 커패시터(230)의 전압()이 기준전압()보다 작아진 시점(t4, t10) 이후에 제1 커패시터(230)의 전압()이 기준전압()보다 커진 시점(t7, t13)부터 온 동작하며 부하(120)로 전원부(110)의 전원을 공급할 수 있다.The first switch 210 is connected to the voltage of the first capacitor 230 ( ) is the reference voltage ( ), the voltage of the first capacitor 230 from the time point (t4, t10) becomes smaller than ( ) is the reference voltage ( It operates off until the time point (t7, t13) becomes greater than ) and blocks the power supply to the
즉, 제1 커패시터(220)가 충전되며 비교기(240)에서 제1 스위치(210)를 온 동작시키기 위한 전압값을 가지는 비교전압이 출력되어 제1 스위치(210)가 온 동작하고, 비교전압을 지연 및 반전시킴에 따른 전압의 전압값에 의해 제1 커패시터(220)가 방전되며 비교기(240)에서 제1 스위치(210)를 오프 동작시키기 위한 전압값을 가지는 비교전압이 출력되어 제1 스위치(210)가 오프 동작하고, 제1 스위치(210)가 오프 동작한 이후 비교전압을 지연 및 반전시킴에 따른 전압의 전압값에 의해 제1 커패시터(220)가 다시 충전되며 기설정된 주기에 따라 제1 스위치(210)가 온오프 동작하며 부하(120)에 간헐적으로 전원을 공급할 수 있다.That is, the first capacitor 220 is charged, and a comparison voltage having a voltage value for turning on the first switch 210 is output from the comparator 240, so that the first switch 210 is turned on, and the comparison voltage is turned on. The first capacitor 220 is discharged by the voltage value due to the delay and inversion, and a comparison voltage having a voltage value for turning off the first switch 210 is output from the comparator 240 to turn off the first switch (210). 210) is turned off, and after the first switch 210 is turned off, the first capacitor 220 is recharged by the voltage value resulting from delaying and inverting the comparison voltage, and the first capacitor 220 is charged again according to a preset period. The switch 210 operates on and off and can intermittently supply power to the
상기한 구성에 따라 에너지 하베스팅 소자(111)에서 발생된 전력이 부하(120)를 점등할 전압에 못 미치는 환경에서도 에너지 하베스팅 기반으로 부하(120)를 점등할 수 있다.According to the above configuration, the
예를 들어, 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병(10)은 에너지 하베스팅 소자로 광전지를 포함하고, 터널과 같이 실내 조명 외의 광원이 없는 환경에서 별도로 전력선 설치없이 광전지에서 발생되는 전기 에너지로 점등될 수 있다.For example, the energy harvesting-based hybrid
이에 따라, 도로병 점등을 위한 전력선을 별도로 설치하지 않아도 되므로, 설치 및 유지가 비교전 간편하며, 전기 사용을 줄이는 효과를 기대할 수 있다.Accordingly, since there is no need to separately install power lines for lighting road bottles, installation and maintenance are simpler than before, and the effect of reducing electricity use can be expected.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.
10 : 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병
110 : 전원부
111 : 에너지 하베스팅 소자
113 : 배터리
120 : 부하
140 : 배터리 연결 제어부
150 : 전원 스위치
200 : 부하 연결 제어부
210 : 제1 스위치
220 : 제1 저항
230 : 제1 커패시터
240 : 비교기
250 : 제1 딜레이부
251 : 제2 저항
253 : 제2 커패시터
260 : 반전지
270 : 제2 딜레이부
271 : 제3 저항
273 : 제3 커패시터
280 : 제2 스위치
301 : 제1 조작수단
303 : 제2 조작수단10: Hybrid road sign bottle based on energy harvesting
110: power unit
111: Energy harvesting element
113: battery
120: load
140: Battery connection control unit
150: power switch
200: Load connection control unit
210: first switch
220: first resistance
230: first capacitor
240: comparator
250: 1st delay unit
251: second resistance
253: second capacitor
260: half cell
270: 2nd delay unit
271: Third resistance
273: third capacitor
280: second switch
301: first operating means
303: Second operating means
Claims (6)
상기 전원부로부터 전원을 공급받아 점등하는 부하;
상기 배터리의 출력 전압에 기초하여 상기 전원부의 전원 공급 여부를 제어하기 위한 제어전압을 출력하는 배터리 연결 제어부;
상기 제어전압에 따라 온오프 동작하며 상기 전원부의 전원 공급 여부를 결정하는 전원 스위치; 및
상기 전원 스위치의 온 동작시 상기 전원부에서 전원을 공급받아 기설정된 주기에 따라 상기 전원부와 상기 부하를 연결 또는 차단하며, 기설정된 주기에 따라 축적된 전압이 간헐적으로 상기 부하에 제공되도록 하는 부하 연결 제어부;를 포함하고,
상기 부하 연결 제어부는
온오프 동작에 따라 상기 전원부와 상기 부하를 연결하거나 차단하는 제1 스위치와,
상기 전원부에서 전원을 공급받아 충전되는 제1 커패시터와,
상기 제1 커패시터의 전압과 기설정된 기준전압을 비교하여 상기 기준전압을 초과하면 상기 제1 스위치를 온 동작시키기 위한 기설정된 로우레벨 전압값을 가지는 비교전압을 출력하고, 상기 제1 커패시터의 전압이 상기 기준전압 이내이면 상기 제1 스위치를 오프 동작시키기 위한 기설정된 하이레벨 전압값을 가지는 비교전압을 출력하는 비교기와,
상기 비교전압의 상승에지 또는 하강에지의 기울기를 조정하여 출력하는 제1 딜레이부와,
상기 제1 딜레이부에서 출력되는 전압을 반전시켜 출력하는 반전기와,
상기 반전기의 출력에 따라 상기 제1 스위치가 온 동작한 시점에서 기설정된 지연시간 이후에 기설정된 문턱전압값을 초과하는 전압값을 가지는 전압이 입력되면 온 동작하며 상기 전원부와 연결된 상기 제1 커패시터의 일단을 접지와 연결해 상기 제1 커패시터를 방전시키며, 상기 제1 스위치가 오프 동작한 시점에서 기설정된 지연시간 이후에 기설정된 문턱전압값보다 작은 전압값을 가지는 전압이 입력되면 오프 동작하며 상기 제1 커패시터의 일단과 접지의 연결을 차단해 상기 제1 커패시터가 상기 전원부로부터 전원을 공급받아 충전되도록 하는 제2 스위치를 포함하는 것
인 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병.A power supply unit that provides power including an energy harvesting element and a battery connected in parallel with the energy harvesting element;
A load that receives power from the power supply unit and lights up;
a battery connection control unit that outputs a control voltage to control whether or not to supply power to the power unit based on the output voltage of the battery;
a power switch that turns on and off according to the control voltage and determines whether to supply power to the power unit; and
A load connection control unit that receives power from the power supply unit when the power switch is turned on, connects or disconnects the power supply unit and the load according to a preset cycle, and provides the accumulated voltage to the load intermittently according to the preset cycle. Contains ;,
The load connection control unit
A first switch that connects or disconnects the power supply unit and the load according to an on/off operation,
A first capacitor that is charged by receiving power from the power supply unit,
The voltage of the first capacitor is compared with a preset reference voltage, and when the reference voltage is exceeded, a comparison voltage having a preset low level voltage value for turning on the first switch is output, and the voltage of the first capacitor is A comparator that outputs a comparison voltage having a preset high level voltage value for turning off the first switch if it is within the reference voltage;
A first delay unit that adjusts the slope of the rising edge or falling edge of the comparison voltage and outputs it,
an inverter that inverts the voltage output from the first delay unit and outputs it;
According to the output of the inverter, when the first switch is turned on and a voltage exceeding a preset threshold voltage value is input after a preset delay time, it is turned on and the first capacitor connected to the power supply unit One end of the first switch is connected to ground to discharge the first capacitor, and when a voltage having a voltage value smaller than a preset threshold voltage value is input after a preset delay time when the first switch is turned off, the first switch is turned off. 1. Including a second switch that blocks the connection between one end of the capacitor and ground to allow the first capacitor to be charged by receiving power from the power supply unit.
Hybrid road sign bottle based on phosphorus energy harvesting.
상기 제1 스위치는
소스단이 상기 전원 스위치의 타단과 연결되고, 드레인단이 상기 부하와 연결되며, 게이트단으로 상기 비교전압을 입력받는 PMOS로 이루어지는 것
인 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병.According to paragraph 1,
The first switch is
It is composed of a PMOS whose source terminal is connected to the other terminal of the power switch, whose drain terminal is connected to the load, and whose gate terminal receives the comparison voltage.
Hybrid road sign bottle based on phosphorus energy harvesting.
상기 제2 스위치는
소스단이 접지되고 드레인단이 상기 제1 커패시터의 일단과 연결되며 게이트단으로 상기 반전기에서 출력되는 전압을 입력받는 NMOS로 이루어지는 것
인 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병.According to paragraph 1,
The second switch is
It consists of an NMOS whose source terminal is grounded, whose drain terminal is connected to one end of the first capacitor, and whose gate terminal receives the voltage output from the inverter.
Hybrid road sign bottle based on phosphorus energy harvesting.
상기 배터리 연결 제어부는
상기 배터리의 출력 전압을 분배함에 따른 전압의 전압값이 기설정된 임계값 미만이면 상기 전원 스위치를 오프 동작시키기 위해 기설정된 전압값을 가지는 제어전압을 출력하고,
상기 전원 스위치는
오프 동작시 상기 전원부와 상기 부하 연결 제어부를 차단하며 상기 전원부의 전원 공급을 차단하는 것
인 에너지 하베스팅 기반의 하이브리드 도로표지 병.
According to paragraph 1,
The battery connection control unit
If the voltage value of the voltage resulting from dividing the output voltage of the battery is less than a preset threshold, outputting a control voltage having a preset voltage value to turn off the power switch,
The power switch is
During the off operation, the power supply unit and the load connection control unit are blocked and the power supply to the power unit is blocked.
Hybrid road sign bottle based on phosphorus energy harvesting.
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